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Title:
DEVICE AND METHOD FOR REGULATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A CATALYTIC CONVERTER
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/149432
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device and a method for regulating an internal combustion engine (100) comprising a catalytic converter (102), according to which: at least one control variable for the internal combustion engine (100) is determined according to a path model (116, 118) of the catalytic converter (102) and/or the internal combustion engine (100); an adaptation of the path model (116, 118), at least one nominal variable for the regulation and/or the at least one control variable is performed; information about a modelled residual oxygen content (λout,mod) in the exhaust gas downstream from the catalytic converter (102) is determined by means of the path model (116, 118); information about a detected residual oxygen content (λout,meas) in the exhaust gas at the outlet of the catalytic converter (102) is detected; the information about the modelled residual oxygen content (λout,meas) is compared with the information about the detected residual oxygen content (λout,meas) in a comparison; at least one measure for an adaptation requirement (k) is determined according to the result of the comparison; and at least one value for the path model (116, 118), the at least one nominal variable for the regulation and/or the at least one control variable is determined according to the at least one measure for the adaptation requirement (k).

Inventors:
WAGNER, Alexandre (Asperger Strasse 26, Stuttgart, 70439, DE)
KNOPP, Martin (Pappelweg 45, Markgroeningen, 71706, DE)
ECKART, Matthias (Hillerstr. 6, Bietigheim-Bissingen, 74321, DE)
FEY, Michael (Auf Der Kohlplatte 49, Wiernsheim, 75446, DE)
Application Number:
EP2018/097008
Publication Date:
August 08, 2019
Filing Date:
December 27, 2018
Export Citation:
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Assignee:
ROBERT BOSCH GMBH (Postfach 30 02 20, Stuttgart, 70442, DE)
International Classes:
F02D41/14; F01N9/00; F01N11/00; F02D41/02; F02D41/24
Domestic Patent References:
WO2018091252A12018-05-24
Foreign References:
US20080087259A12008-04-17
EP1052383A22000-11-15
US20040107696A12004-06-10
US20050193996A12005-09-08
US20150354485A12015-12-10
Other References:
None
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Claims:
Ansprüche

1. Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine (100) mit einem

Katalysator (102), dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine

Ansteuergröße für die Brennkraftmaschine (100) abhängig von einem Streckenmodell (1 16, 118) des Katalysators (102) und/oder der

Brennkraftmaschine (100) bestimmt wird, wobei eine Adaption des

Streckenmodells (116, 118), wenigstens einer Sollgröße für die Regelung und/oder der wenigstens einen Ansteuergröße erfolgt, wobei mittels des Streckenmodells (116, 118) Information über einen modellierten

Restsauerstoffgehalt (Aout,mod) im Abgas nach dem Katalysator (102) bestimmt wird, wobei Information über einen erfassten Restsauerstoffgehalt (Aout,meas) im Abgas am Ausgang des Katalysators (102) erfasst wird, wobei die Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt (Aout,mod) mit der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt (Aout,meas) in einem Vergleich (202) verglichen wird, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs (202) wenigstens ein Maß für einen Adaptionsbedarf (k, k1 , k2, k12) bestimmt wird, und wobei wenigstens ein Wert für das Streckenmodell (1 16, 118), die wenigstens eine Sollgröße für die Regelung und/oder die wenigstens eine Ansteuergröße abhängig vom wenigstens einen Maß für den Adaptionsbedarf (k, k1 , k2, k12) bestimmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine

Abweichung der Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt mit der Information über den erfassten Restsauerstoff bestimmt wird, wobei wenigstens ein Maß für den Adaptionsbedarf (k1 , k2) nur bestimmt wird, wenn die Abweichung einen Schwellwert (Asig) überschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Maß für den Adaptionsbedarf (k1 ) abhängig von einer Differenz der

Informationen über die Restsauerstoffgehalte (AAsig) bestimmt wird, wobei die Differenz (AAsig) mit einer ersten Zeitkonstanten (T1 ) integriert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Maß für den Adaptionsbedarf (k1 ) abhängig von einer Differenz der

Informationen über die Restsauerstoffgehalte (AAsig) bestimmt wird, wobei ein erster proportional und integral wirkender Regler das erste Maß (k1 ) abhängig von der Differenz (AAsig) mit einer ersten Zeitkonstanten (T1 ) regelt.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein

zweites Maß für den Adaptionsbedarf (k2) abhängig von der Differenz (AAsig) bestimmt wird, wobei die Differenz (AAsig) mit einer zweiten

Zeitkonstante (T2) integriert wird, die kleiner als die erste Zeitkonstante (T1 ) ist.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein

zweites Maß für den Adaptionsbedarf (k2) abhängig von der Differenz (AAsig) bestimmt wird, wobei ein zweiter proportional und integral wirkender Regler das zweite Maß abhängig von der Differenz (AAsig) mit einer zweiten Zeitkonstante (T2) regelt, die kleiner als die erste Zeitkonstante (T1 ) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein drittes Maß für den Adaptionsbedarf (k12) als Summe oder gewichtete Summe des ersten Maßes (k1 ) und des zweiten Maßes (k2) bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedingung für einen Start und/oder ein Ende einer Bestimmung des ersten Maßes und/oder des zweiten Maßes überwacht wird, wobei die Bestimmung abhängig von der Bedingung gestartet und/oder beendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Maß nur während stationären Betriebsbedingungen bestimmt wird.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines Fahrzyklus' das erste Maß gespeichert wird und/oder am Ende eines Fahrzyklus' das zweite Maß gespeichert wird, wobei am Beginn eine darauf folgenden Fahrzyklus' das gespeicherte erste Maß als Startwert für das erste Maß verwendet wird, und/oder das gespeicherte zweite Maß als Startwert für das zweite Maß verwendet wird.

1 1. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Maß an wenigstens eine andere Funktion in einem

Motorsteuerungssystem ausgegeben wird.

12. Vorrichtung zur Regelung einer Brennkraftmaschine (100), dadurch

gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ausgebildet ist, wenigstens eine Ansteuergröße für die Brennkraftmaschine (100) abhängig von einem Streckenmodell (116, 118) des Katalysators (102) und/oder der

Brennkraftmaschine (100) zu bestimmen, wobei eine Adaptionseinrichtung (120) ausgebildet ist zur Adaption des Streckenmodells (116, 118), wenigstens einer Sollgröße für die Regelung und/oder der wenigstens einen Ansteuergröße, wobei mittels des Streckenmodells (116, 118) Information über einen modellierten Restsauerstoffgehalt (Aout,mod) im Abgas nach dem Katalysator (102) bestimmbar ist, wobei Information über einen erfassten Restsauerstoffgehalt (Aout,meas) im Abgas am Ausgang des Katalysators (102) erfassbar ist, wobei die Information über den modellierten

Restsauerstoffgehalt (Aout,mod) mit der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt (Aout,meas) durch eine Vergleichseinrichtung (202) in einem Vergleich vergleichbar ist, wobei abhängig vom Ergebnis des

Vergleichs wenigstens ein Maß für einen Adaptionsbedarf (k, k1 , k2, k12) bestimmbar ist, und wobei wenigstens ein Wert für das Streckenmodell (116, 118), die wenigstens eine Sollgröße für die Regelung und/oder die wenigstens eine Ansteuergröße abhängig vom wenigstens einen Maß für den Adaptionsbedarf (k, k1 , k2, k12) bestimmbar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die

Adaptionseinrichtung (120) ausgebildet ist ein Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11 auszuführen.

Description:
Beschreibung

Titel

Vorrichtung und Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit einem

Katalysator

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator.

Bei einer unvollständigen Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemischs in einem Ottomotor werden neben Stickstoff (N2), Kohlendioxid (C02) und Wasser (H20) eine Vielzahl von Verbrennungsprodukten ausgestoßen, von denen

Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxid (CO) und Stickoxide (NOx) gesetzlich limitiert sind. Die geltenden Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge können nach heutigem Stand der Technik nur mit einer katalytischen Abgasnachbehandlung eingehalten werden. Durch die Verwendung eines Dreiwegekatalysators können die genannten Schadstoffkomponenten konvertiert werden.

Eine gleichzeitig hohe Konvertierungsrate für HC, CO und NOx wird bei

Dreiwegekatalysatoren nur in einem engen Bereich um den stöchiometrischen Betriebspunkt l = 1 dem sogenannten„Katalysatorfenster“, erreicht. Zum Betrieb des Katalysators im Katalysatorfenster wird in heutigen

Motorsteuerungssystemen typischerweise eine Lambdaregelung eingesetzt, die auf den Signalen von Lambdasonden vor und hinter dem Katalysator basiert. Für die Regelung des Lambdas vor dem Katalysator wird der Sauerstoffgehalt des Abgases vor dem Katalysator mit der Lambdasonde gemessen. Abhängig von diesem Messwert korrigiert die Regelung die Kraftstoffmenge aus der

Vorsteuerung. Für eine genauere Regelung wird zusätzlich das Abgas hinter dem Katalysator mit einer weiteren Lambdasonde analysiert. Dieses Signal wird für eine Führungsregelung verwendet, die der Lambdaregelung vor dem

Katalysator überlagert ist.

Als Lambdasonde hinter dem Katalysator wird in der Regel eine Sprung- Lambdasonde verwendet, die bei l = 1 eine sehr steile Kennlinie besitzt und deshalb Lambda = 1 sehr genau anzeigen kann.

Neben der Führungsregelung, die im allgemeinen nur kleine Abweichungen von l = 1 ausregelt und vergleichsweise langsam ausgelegt ist, gibt es in aktuellen Motorsteuerungssystemen in der Regel eine Funktionalität, die nach großen Abweichungen von l= 1 in Form einer Lambda-Vorsteuerung dafür sorgt, dass das Katalysatorfenster schnell wieder erreicht wird, z.B. nach Phasen mit Schubabschaltung.

Aktuelle Regelungskonzepte haben den Nachteil, dass sie ein Verlassen des Katalysatorfensters anhand der Spannung der Sprung-Lambdasonde hinter dem Katalysator erst spät erkennen.

Aufgabe der Erfindung ist eine weiter verbesserte modellbasierte Regelung eines Katalysators, mit der ein Verlassen des Katalysatorfensters frühzeitig erkannt und verhindert wird.

Offenbarung der Erfindung

Dies wird durch die Vorrichtung und das Verfahren nach den unabhängigen Ansprüchen erreicht.

Bezüglich des Verfahrens zur Regelung einer Brennkraftmaschine mit einem Katalysator ist vorgesehen, dass wenigstens eine Ansteuergröße für die

Brennkraftmaschine abhängig von einem Streckenmodell des Katalysators und/oder der Brennkraftmaschine bestimmt wird, wobei eine Adaption des Streckenmodells, wenigstens einer Sollgröße für die Regelung und/oder der wenigstens einen Ansteuergröße erfolgt, wobei mittels des Streckenmodells Information über einen modellierten Restsauerstoffgehalt im Abgas nach dem Katalysator bestimmt wird, wobei Information über einen erfassten

Restsauerstoffgehalt im Abgas am Ausgang des Katalysators erfasst wird, wobei die Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt mit der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt in einem Vergleich verglichen wird, wobei abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wenigstens ein Maß für einen Adaptionsbedarf bestimmt wird, und wobei wenigstens ein Wert für das

Streckenmodell, die wenigstens eine Sollgröße für die Regelung und/oder die wenigstens eine Ansteuergröße abhängig vom wenigstens einen Maß für den Adaptionsbedarf bestimmt wird. Dadurch werden Unsicherheiten von Mess- oder Modellgrößen, die in das Streckenmodell eingehen, und von

Modellungenauigkeiten durch eine Adaption kompensiert.

Vorteilhafterweise wird eine Abweichung der Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt mit der Information über den erfassten Restsauerstoff bestimmt, wobei wenigstens ein Maß für den Adaptionsbedarf nur bestimmt wird, wenn die Abweichung einen Schwellwert überschreitet. Unterscheiden sich diese beiden Signale nicht signifikant, so besteht kein oder kein weiterer

Adaptionsbedarf. Tritt allerdings eine signifikante Abweichung zwischen diesen beiden Signalen auf, so deutet das auf Unsicherheiten des Lambdasignals vor dem Katalysator oder auf Ungenauigkeiten des Modells selbst hin, die

kompensiert werden müssen.

Vorteilhafterweise wird ein erstes Maß für den Adaptionsbedarf abhängig von einer Differenz der Informationen über die Restsauerstoffgehalte bestimmt, wobei die Differenz mit einer ersten Zeitkonstante integriert wird.

Vorteilhafterweise wird ein erstes Maß für den Adaptionsbedarf abhängig von einer Differenz der Informationen über die Restsauerstoffgehalte bestimmt, wobei ein erster proportional und integral wirkender Regler das erste Maß abhängig von der Differenz mit einer ersten Zeitkonstanten regelt. Anstelle eines Integrators wird somit ein PI-Regler verwendet.

Vorteilhafterweise wird ein zweites Maß für den Adaptionsbedarf abhängig von der Differenz bestimmt, wobei die Differenz mit einer zweiten Zeitkonstante integriert wird, die kleiner als die erste Zeitkonstante ist.

Vorteilhafterweise wird ein zweites Maß für den Adaptionsbedarf abhängig von der Differenz bestimmt, wobei ein zweiter proportional und integral wirkender Regler das zweite Maß abhängig von der Differenz mit einer zweiten

Zeitkonstante regelt, die kleiner als die erste Zeitkonstante ist.

Zur Bestimmung der Maße für den Adaptionsbedarf werden Integratoren oder proportional und integral wirkende Regler mit unterschiedlicher Dynamik eingesetzt. Damit werden Unsicherheiten, die über einen längeren Zeitraum annährend konstant sind, mit der ersten Zeitkonstante langsam adaptiert, während nur temporär auftretende Modellungenauigkeiten mit der zweiten Zeitkonstante schnell kompensiert werden. Eine Adaption des Lambdasignals vor dem Katalysator kann zum Beispiel vergleichsweise langsam erfolgen, da sich ein möglicherweise vorhandenes Offset der Lambdasonde vor dem Katalysator in der Regel nur langsam über die Lebensdauer der Sonde verändert.

Ungenauigkeiten des Streckenmodells können sich dagegen abhängig von Fahrbedingungen unterschiedlich stark auswirken und müssen vergleichsweise schnell kompensiert werden.

Vorteilhafterweise wird ein drittes Maß für den Adaptionsbedarf als Summe oder gewichtete Summe des ersten Maßes und des zweiten Maßes bestimmt. Für machen Unsicherheiten ist es sinnvoll, mit beiden Integratoren oder PI-Reglern zu korrigieren. Für diesen Fall ist vorgesehen, die Ausgangssignale der beiden Integratoren zu addieren und gegebenenfalls vorher zu gewichten.

Vorteilhafterweise wird eine Bedingung für einen Start und/oder ein Ende einer Bestimmung des ersten Maßes und/oder des zweiten Maßes überwacht, wobei die Bestimmung abhängig von der Bedingung gestartet und/oder beendet wird. Die Ein- und/oder Ausschaltbedingungen für das Lernen eines Maßes für den Adaptionsbedarf sind nicht notwendigerweise dieselben wie die für das Aktivieren und/oder Deaktivieren der Adaption selbst. Das Lernen der beiden Integratoren oder PI-Regler erfolgt in diesem Fall abhängig von geeigneten Ein- und/oder Ausschaltbedingungen.

Vorteilhafterweise wird das erste Maß nur während stationärer

Betriebsbedingungen bestimmt. Somit wird ein stationärer Betriebszustand des Katalysators erkannt bevor das Lernen beginnt. Vorteilhafterweise wird am Ende eines Fahrzyklus das erste Maß gespeichert und/oder am Ende eines Fahrzyklus das zweite Maß gespeichert, wobei am Beginn eines darauf folgenden Fahrzyklus' das gespeicherte erste Maß als Startwert für das erste Maß verwendet wird, und/oder das gespeicherte zweite Maß als Startwert für das zweite Maß verwendet wird. Diese werden mit dem gespeicherten Wert initialisiert. So muss der Adaptionsbedarf nicht in jedem Fahrzyklus erneut gelernt werden.

Vorteilhafterweise wird das erste Maß an wenigstens eine andere Funktion in einem Motorsteuerungssystem ausgegeben. Beispielsweise wird so die Funktion einer Diagnose für einen Offset der Lambdasonde vor dem Katalysator oder die Funktion einer Lambdaregelung für eine Korrektur des Soll-Lambdas somit verbesserbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus der folgenden

Beschreibung und der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 schematisch Teile einer Regelung für eine Brennkraftmaschine,

Fig. 2 schematisch Teile einer Adaption.

Die Erfindung wird im Folgenden am Beispiel eines Dreiwegekatalysators beschrieben, ist aber sinngemäß auch auf andere Katalysatortypen übertragbar.

Figur 1 zeigt schematisch Teile einer Regelung für eine Brennkraftmaschine 100 mit einem Katalysator 102. Aus der Brennkraftmaschine 100 austretendes Abgas tritt mit einem Restsauerstoffgehalt lίh in den Katalysator 102 ein. Am Ausgang des Katalysators 102 tritt das Abgas mit einem Restsauerstoffgehalt Aout aus.

Ein erster Lambda-Sensor 104 erfasst den Restsauerstoffgehalt Ain und gibt Information über einen erfassten Restsauerstoffgehalt Ain,meas vor dem

Katalysator 102 aus.

Ein zweiter Lambda-Sensor 106 erfasst den Restsauerstoffgehalt Aout und gibt Information über einen erfassten Restsauerstoffgehalt Aout,meas nach dem Katalysator 102 aus. Die Brennkraftmaschine 100 wird zur Regelung im Beispiel mit Einspritzzeiten tinj angesteuert. Es können andere Größen, beispielsweise zur Ansteuerung einer Drosselklappe oder zur Ansteuerung von Ventilen der Brennkraftmaschine 100 vorgesehen sein. Der Übersichtlichkeit wegen, sind diese in Figur 1 nicht dargestellt.

Ein l-Regler 108 gibt die Einspritzzeiten tinj für ein in die Brennkraftmaschine 100 integriertes Einspritzsystem vor. Der A-Regler 108 bestimmt die

Einspritzzeiten tinj abhängig von einer Regelabweichung Dlίh, die aus der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt lίh und einem Lambda- Sollwert Ain,Set gebildet wird.

Lambda-Sollwert Ain, Set wird im Beispiel als Summe aus einem Lambda- Vorsteuer-Sollwert AV und einem Lambda-Regler-Sollwert AR bestimmt.

Eine Vorsteuereinrichtung 1 10 bestimmt den Lambda-Vorsteuer-Sollwert AV abhängig von einem gefilterten mittleren Füllstand-Sollwert 0Set,Fil. Ein

Füllstandsregler 1 12 bestimmt den Lambda-Regler-Sollwert AR abhängig von einer Regelabweichung DQ zwischen dem gefilterten mittleren Füllstand-Sollwert 0Set,Fil und einem mittleren modellierten Füllstand Omod.

Ein Füllstand-Sollwert OSet wird im Beispiel vorgegeben und zur Bestimmung des gefilterten mittleren Füllstand-Sollwerts 0Set,Fil mittels eines Filters 1 14 gefiltert.

Wenigstens eine Ansteuergröße für die Brennkraftmaschine 100 wird abhängig von einem Streckenmodell 1 16 bestimmt. Im Beispiel wird der mittlere

modellierte Füllstand Omot vom Streckenmodell 1 16 bestimmt. Das Streckenmodell 1 16 umfasst ein Modell 1 18 des Dreiwegekatalysators, d.h. des Katalysators 102.

Eine Adaptionseinrichtung 120 ist beispielsweise ausgebildet zur Adaption des Streckenmodells 1 16 und/oder des Modells 1 18. Die Adaptionseinrichtung 120 ist alternativ oder zusätzlich zur Adaption wenigstens einer der Sollgrößen für die Regelung der Brennkraftmaschine 100 und/oder zur Adaption wenigstens einer der Ansteuergrößen ausgebildet.

Als Sollgröße kann beispielsweise der mittlere Füllstand-Sollwert OSet oder der mittlere gefilterte Füllstand-Sollwert 0Set,Fil adaptiert werden. Als Ansteuergröße können beispielsweise der Lambda-Sollwert Ain,set, der Lambda-Vorsteuer- Sollwert AV oder der Lambda-Regler-Sollwert AR adaptiert werden.

Im Beispiel wird ein Maß für einen Adaptionsbedarf k durch die

Adaptionseinrichtung 120 bestimmt und das Streckenmodell 1 16 und die

Vorsteuerung 1 10, beispielsweise der Lambda-Vorsteuer-Sollwert AV adaptiert.

Mittels des Streckenmodells 1 16 wird Information über einen modellierten Restsauerstoffgehalt Aout,mod im Abgas nach dem Katalysator 102 bestimmt.

Eine Eingangsgröße des Streckenmodells 1 16 ist der von der ersten Lambda- Sonde 104 erfasste Restsauerstoffgehalt Ain,meas des Abgas am Eingang des Katalysators 102. Abhängig davon wird mittels eines Emissions-Roh-Wert- Modells 122 eine modellierte Konzentration ooin.mod vor dem Katalysator 102 bestimmt.

Abhängig von der modellierten Konzentration ooin.mod vor dem Katalysator 102 wird mittels eines Füllstands- und Emissions-Modell 124 eine modellierte

Konzentration (oout,mod nach dem Katalysator 102 bestimmt. Abhängig von der modellierten Konzentration ooin.mod vor dem Katalysator 102 werden mittels des Füllstands- und Emissions-Modell 124 modellierte Füllstände aller Zonen 0m des Katalysators 102 bestimmt. Abhängig von den modellierten Füllständen 0m aller Zonen des Katalysators 102 wird mittels einer Füllstand-Mittelwertsbildung 126 der mittlere modellierte Füllstand 0mod bestimmt.

Abhängig von der modellierten Konzentration (oout,mod nach dem Katalysator 102 wird mittels eines Modells für einen l-Ausgangswert 128 der modellierte Restsauerstoffgehalt Aout,mod im Abgas nach dem Katalysator 102 bestimmt. Abhängig von der Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt Aout,mod und der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Aout,meas wird wenigstens ein Maß k für einen Adaptionsbedarf bestimmt.

Abhängig vom wenigstens einen Maß k für den Adaptionsbedarf wird wenigstens ein Wert für das Streckenmodell 118, die wenigstens eine Sollgröße für die Regelung und/oder die wenigstens eine Ansteuergröße bestimmt.

Da die Eingangsgrößen des Streckenmodells 116 mit Unsicherheiten behaftet sein können, und da auch das Streckenmodell 1 16 selbst ungenau sein kann, z.B. weil es bestimmte Effekte nicht berücksichtigt, wird das Streckenmodell 116 im Beispiel adaptiert. Es ist vorteilhaft, auch die Vorsteuerung 110 und gegebenenfalls Reglerparameter des Regler 1 12 zu adaptieren.

Im Folgenden wird beispielhaft von einer Unsicherheit des Lambdasignals vor dem Katalysator 102, d.h. der Information über den erfassten

Restsauerstoffgehalt Ain,meas vor dem Katalysator 102 ausgegangen.

Anhand Figur 2 wird im Folgenden ein beispielhafter Aufbau der

Adaptionseinrichtung 120 beschrieben.

Die Adaptionseinrichtung 120 umfasst eine Vergleicheinrichtung 202, die ausgebildet ist, die Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt Aout,mod mit der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Aout,meas in einem Vergleich zu vergleichen. Im Beispiel wird eine Differenz AAout zwischen der Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt Aout,mod und der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Aout,meas gebildet. Optional wird in einer Schwellwerteinrichtung 204 geprüft, ob die Differenz AAout einen Schwellwert Asig überschreitet. Im Beispiel wird überprüft, ob Asig < AAout < Asig ist. Für negative Werte der Differenz AAout wird beispielsweise das negative Vorzeichen ignoriert. Wenn die Differenz AAout den Schwellwert Asig überschreitet, liegt eine signifikante Differenz der Informationen über die

Restsauerstoffgehalte AAsig vor. Diese ist im Beispiel anderenfalls Null. Dies bedeutet, dass das Maß für den Adaptionsbedarf nur bestimmt wird, wenn eine Abweichung der Restsauerstoffgehalte signifikant ist. Tritt eine signifikante Abweichung zwischen diesen beiden Signalen auf, so deutet dies auf

Unsicherheiten des Lambdasignals vor dem Katalysator oder auf

Ungenauigkeiten des Modells selbst hin, die kompensiert werden müssen

Die Adaptionseinrichtung 120 ist im Beispiel ausgebildet, abhängig vom Ergebnis des Vergleichs wenigstens ein Maß für den Adaptionsbedarf zu bestimmen. Im Beispiel ist die Adaptionseinrichtung 120 ausgebildet, ein erstes Maß k1 , ein zweites Maß k2 und ein drittes Maß k12 zu bestimmen. Es kann auch vorgesehen sein, nur eines der Maße zu bestimmen.

Unsicherheiten, die über einen längeren Zeitraum annähernd konstant sind, sollen durch die im Folgenden beschriebenen Maßnahmen langsam adaptiert werden, während nur temporär auftretende Modellungenauigkeiten schnell kompensiert werden. Eine Adaption des Lambdasignals vor dem Katalysator 102, d.h. der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Ain,meas, kann zum Beispiel vergleichsweise langsam erfolgen, da sich ein möglicherweise vorhandener Offset der ersten Lambda-Sonde 104 in der Regel nur langsam über die Lebensdauer der Lambda-Sonde 104 verändert. Ungenauigkeiten des Streckenmodells 1 18 können sich dagegen abhängig von Fahrbedingungen eines durch die Brennkraftmaschine 100 angetriebenen Fahrzeugs

unterschiedlich stark auswirken und müssen vergleichsweise schnell

kompensiert werden.

Diese Unterscheidung wird durch mindestens zwei unterschiedlich schnell lernende Teilfunktionalitäten mit integralem Verhalten realisiert, die jeweils mit der Differenz aus dem modellierten und dem gemessenen Lambdasignal hinter dem Katalysator 102, d.h. der Differenz AAsig Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Aout,meas und der Information über den modellierten Restsauerstoffgehalt Aout,mod gespeist werden.

Die Differenz der Informationen über die Restsauerstoffgehalte AAsig wird beispielsweise in einem ersten Integrator 206 mit einer ersten Zeitkonstanten T 1 integriert. Das erste Maß k1 ist im Beispiel das Ergebnis der Integration mit dem ersten Integrator 206.

Die Differenz der Informationen über die Restsauerstoffgehalte AAsig wird beispielsweise in einem zweiten Integrator 208 mit einer zweiten Zeitkonstanten T2 integriert. Das zweite Maß k2 ist im Beispiel das Ergebnis der Integration mit dem zweiten Integrator 208.

Anstelle des ersten Integrators 206 kann auch ein erster proportional und integral wirkender Regler das erste Maß k1 abhängig von der Differenz AAsig mit der ersten Zeitkonstanten T1 regeln.

Anstelle des zweiten Integrators 208 kann auch ein zweiter proportional und integral wirkender Regler das zweite Maß k2 abhängig von der Differenz AAsig mit der zweiten Zeitkonstanten T2 regeln.

Im Beispiel ist die zweiten Zeitkonstante T2 kleiner als die erste Zeitkonstante T1. Es ist somit vorgesehen, dass der erste Integrator 206 nur vergleichsweise langsam lernt. Dieser langsame Integrator dient beispielsgemäß zur Adaption von Unsicherheiten des Lambdasignals vor dem Katalysator 102, d.h. der Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Ain,meas. Weiter ist vorgesehen, dass der zweite Integrator 208 vergleichsweise schnell lernt. Dieser schnelle Integrator dient zur Kompensation von Modellungenauigkeiten. Die Ausgangssignale der Integratoren stellen jeweils das Maß für den Adaptions- bzw. Kompensationsbedarf dar.

Es ist beispielsweise vorgesehen, zumindest ein Eingangssignal des

Streckenmodells 116 entsprechend dieses Bedarfs zu korrigieren. Zum Beispiel ist es sinnvoll die Information über den erfassten Restsauerstoffgehalt Ain,meas, zu korrigieren, wenn der Adaptionsbedarf auf einen Offset der ersten Lambda- Sonde 104 vor dem Katalysator 102 hindeutet. Darüber hinaus ist es sinnvoll, zum Beispiel den modellierten mittleren Füllstand 0mod des Streckenmodells 116 oder den mittlerer Füllstand-Sollwert 0Set der Füllstandsregelung 1 12 anzupassen, wenn der Kompensationsbedarf auf eine Ungenauigkeit des Streckenmodells 116 hindeutet. Alternativ wäre aber auch in diesem Fall eine Korrektur des erfassten Restsauerstoffgehalts Ain,meas der in das Streckenmodell 116 eingeht, möglich.

Es kann sinnvoll sein, ein und dasselbe Signal mit Hilfe beider Integratoren zu korrigieren. Das dritte Maß k12 für den Adaptionsbedarf kann als Summe des ersten Maßes k1 und des zweiten Maßes k2 oder wie im Beispiel als mit den Gewichten gk1 für das erste Maß k1 und gk2 für das zweite Maß k2 gewichtete Summe des ersten Maßes k1 und des zweiten Maßes k2 bestimmt werden. Die Gewichtung ist im Beispiel abhängig von Betriebsbedingungen, kann sich also dynamisch ändern. Es kann auch vorgesehen sein, einen der Integratoren oder beide mit 0% zu berücksichtigen. Optional werden dazu die Gewichte abhängig von Ein- bzw. Ausschaltbedingungen bestimmt. Es kann auch vorgesehen sein, einen der Integratoren mit 100% und den anderen mit 0% zu berücksichtigen. Dies entspricht einem Umschalten zwischen den Integratorausgängen.

Im Beispiel wird der Schwellwert Asig, die Gewichte gk1 , gk2 sowie die

Zeitkonstanten T1 , T2 durch einen Steuereinrichtung 210 vorgegeben.

Die Steuereinrichtung 210 kann auch eine Bedingung für einen Start und/oder ein Ende einer Bestimmung des ersten Maßes und/oder des zweiten Maßes überwachen. Die Bestimmung wird in diesem Fall abhängig von der Bedingung gestartet und/oder beendet. Dazu ist optional eine erste Schalteinrichtung 212 zwischen der Schwellwerteinrichtung 204 und dem ersten Integrator 206 angeordnet, die die Bestimmung des zweiten Maßes k2 aus der Differenz AAsig abhängig von einem ersten Schaltsignal s1 starten und beenden kann. Dazu ist optional eine zweite Schalteinrichtung 214 zwischen der Schwellwerteinrichtung 204 und dem ersten Integrator 208 angeordnet, die die Bestimmung des zweiten Maßes k2 aus der Differenz AAsig abhängig von einem zweiten Schaltsignal s2 starten und beenden kann.

Das Lernen der beiden Integratoren wird von geeigneten Einschaltbedingungen abhängig gemacht. Insbesondere kann vorgesehen sein, für die beiden Integratoren unterschiedliche Einschaltbedingungen zu verwenden. Es ist zum Beispiel vorteilhaft, den langsamen Integrator nur dann lernen zu lassen, wenn schon für eine vorgegebene Zeit stationäre Bedingungen vorliegen, so dass davon ausgegangen werden kann, dass sich der Katalysator 102 in einem eingeschwungenen Zustand befindet, und dass der Restsauerstoffgehalt lίh am Eingang des Katalysators 102 sich am Ausgang des Katalysators 102 als Restsauerstoffgehalt Aout einstellt. Optional ist dafür beispielsweise vorgesehen, dass das erste Maß k1 nur während stationärer Betriebsbedingungen bestimmt wird.

Dagegen ist es vorteilhaft, den schnellen Integrator unter weniger restriktiven Bedingungen lernen zu lassen, um Modellungenauigkeiten schnell kompensieren zu können; zum Beispiel immer dann, wenn ein stöchiometrisches Gemisch angefordert wird.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass beide Integratoren nur dann lernen, wenn das Signal der zweiten Lambda-Sonde 106 hinter dem Katalysator 102 verlässlich ist, also beispielsweise nur dann, wenn diese Sonde betriebsbereit ist.

Optional kann am Ende eines Fahrzyklus' des Kraftfahrzeugs, das durch die Brennkraftmaschine 100 angetrieben wird, das erste Maß k1 gespeichert werden. Am Beginn eines darauf folgenden Fahrzyklus' kann in diesem Fall das gespeicherte erste Maß k1 als Startwert für das erste Maß k1 verwendet werden. Am Ende des Fahrzyklus' kann auch das zweite Maß k2 gespeichert werden. Am Beginn des darauf folgenden Fahrzyklus' kann in diesem Fall das gespeicherte zweite Maß k2 als Startwert für das zweite Maß k2 verwendet werden. Zu Beginn des nächsten Fahrzyklus' erfolgt eine Initialisierung mit dem gespeicherten Wert.

Es kann auch vorgesehen sein, dass das erste Maß an wenigstens eine andere Funktion in einem Motorsteuerungssystem ausgegeben wird. Der Inhalt des langsamen Integrators wird beispielsweise anderen Funktionen in einem

Motorsteuerungssystem zur Verfügung gestellt, zum Beispiel einer Diagnose für den Offset der ersten Lambda-Sonde 104 vor dem Katalysator 102 oder der Lambdaregelung 1 12 für eine Korrektur des Lambda-Regler-Sollwerts AR.