Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/206610
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein a 3-way catalytic converter with lambda control is arranged in the drive train thereof. A particularly rapid and precise lambda control is carried out with the aid of a binary lambda sensor or a linear lambda sensor and a NOx and/or NH3 sensor downstream of the 3-way catalytic converter.

Inventors:
ZHANG, Hong (Spitzwegstraße 16, Tegernheim, 93105, DE)
Application Number:
EP2019/058769
Publication Date:
October 31, 2019
Filing Date:
April 08, 2019
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
CPT GROUP GMBH (Vahrenwalder Straße 9, Hannover, 30165, DE)
International Classes:
F01N3/08; F01N3/00; F01N9/00; F01N11/00
Domestic Patent References:
WO2009053814A22009-04-30
Foreign References:
EP2599985A12013-06-05
JP2008175173A2008-07-31
US20130074817A12013-03-28
DE102017218327A12019-04-18
Attorney, Agent or Firm:
WALDMANN, Alexander (Postfach 22 16 39, München, 80506, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang ein 3-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung angeordnet ist, mit den folgenden Schritten:

- Anordnen eines Binärlambdasensors und eines NOx- und/oder NH3-Sensors oder einer entsprechenden Sensorkombination stromab des 3-Wege-Katalysators ;

- beim Erstlauf der Brennkraftmaschine Einstellen eines Lambdasollwertes zur Regelung durch den Binärlambdasensor auf einen Anfangswert;

- während der Lambdaregelung mit diesem Sollwert Messen des NH3-Wertes im Abgas nach dem 3-Wege-Katalysator über ein NOc-Signal oder NH3-Signal vom NOx- und NH3-Sensor;

- gleichzeitiges Messen des Binärsensorsignales vom Bi närlambdasensor;

- wenn der NfR-Wert über einem ersten Schwellenwert liegt, Reduzieren des Lambdasollwertes des Binärlambdasignales, bis der NfR-Wert unter dem ersten Schwellenwert liegt oder das Binärsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt ;

- Aufzeichnen des entsprechenden Binärsensorsignales, wenn der NH3 Wert den ersten Schwellenwert passiert, zur Bi närsensorsignalsollwertadaption als Vbmär-links ; Und

- Berechnen des realen Lambdasollwertes für die Lambdare gelung nach folgender Gleichung: worin bedeuten

Vbinär-iinks = Binärsensorsignal an der NH3-Grenze in

Fett-Richtung zur Sollwertadaption

Vbinär-rechts = Binärsensorsignal näher an Lambda 1 auf der fetten Seite a = Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mal dann, wenn während des Betriebs der Brenn kraftmaschine das NH3-Signal wieder den NfR-Schwellenwert (erster Schwellenwert) passiert, das entsprechende Binärsensorsignal wieder aufgezeichnet und für eine neue Sollwertberechnung gemäß Gleichung (1) verwendet wird.

3. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine in deren Abgasstrang ein 3-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung angeordnet ist, mit den folgenden Schritten:

- Anordnen eines Linearlambdasensors und eines NOx- und/oder NH3-Sensors oder einer entsprechenden Sen sorkombination stromab des 3-Wege-Katalysators ;

- beim Erstlauf der Brennkraftmaschine Einstellen eines Lambdasollwertes zur Regelung durch den Linearlamb dasensor auf einen Anfangswert;

- während der Lambdaregelung mit diesem Sollwert Messen des NH3-Wertes im Abgas nach dem 3-Wege-Katalysator über ein NOc-Signal oder NH3-Signal vom NOx- und/oder NH3-Sensor;

- gleichzeitiges Messen eines Binärsensorsignales und eines Linearsensorsignales vom Linearlambdasensor;

- wenn der NH3-Wert über einem ersten Schwellenwert liegt, Erhöhen des Lambdasollwertes des Linearlambdasensor- signales, bis der NfR-Wert unter dem ersten Schwellenwert liegt oder das Binärsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt;

- Aufzeichnen des entsprechenden Linearlambdasensorsig- nales, wenn der NfR-Wert den ersten Schwellenwert passiert, zur Linearlambdasollwertadaption als Lambda- links }

- wenn zu Beginn das Binärsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt, Reduzieren des Lambdasollwertes des Linearlambdasensorsignales, bis das Binärlambdasignal über dem zweiten Schwellenwert liegt oder das NH3-Signal über dem ersten Schwellenwert liegt;

- Aufzeichnen des entsprechenden Linearlambdasensorsig nales, wenn das Binärsensorsignal den zweiten Schwel lenwert passiert zur Linearlambdasollwertadaption als Lambdarechts ; und

- Berechnen des realen Lambdasollwertes nach folgender Gleichung

Lambdasoiiwert = a x Larnbdaimks + (1 - a) x Lamb- darecht (2) worin bedeuten

Lambdaimks = Linearlambdasensorsignal an der NH3-Grenze in Fettrichtung zur Sollwertadaption,

Lambdarechts = Linearlambdasignal näher an Lambda 1 auf der fetten Seite bei einem Binärsensorsignal auf dem zweiten Schwellenwert a = Gewichtungs faktor zwischen 0 und 1.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Mal dann, wenn während des Betriebes der Brenn kraftmaschine das NH3-Signal wieder den NH3-Schwellenwert (erster Schwellenwert) passiert oder das Binärsensor signal den zweiten Schwellenwert passiert, das ent sprechende Linearlambdasensorsignal wieder als Lambda- links oder Lambdarechts aufgezeichnet und für eine neue Sollwertberechnung gemäß Gleichung (2) verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für eine On-board-Diagnose das NOc-Sensorsignal am Lambdasollwert entweder zur Regelung mit dem Binärsensorsignal oder mit dem Linearlamb dasensorsignal verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn der gemäß Anspruch 5 erhaltene Wert über einem dritten Schwellenwert liegt, der 3-Wege-Katalysator als fehlerhaft eingestuft wird.

Description:
Beschreibung

VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER BRENNKRAFTMASCHINE

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang ein

3-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung angeordnet ist.

In der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2017 218 327.6 ist ein derartiges Verfahren beschrieben. Hierbei wird ein für die Emissionsregelung wichtiger Lambdasollwert stromauf eines 3-Wege-Katalysators durch kombinierte Messung eines Lambdawertes und eines NH3-Wertes durch einen NO x -Sensor mit integrierter Lambda-Sonde stromab des 3-Wege-Katalysators bestimmt bzw. festgelegt. Durch die genaue Festlegung dieses Lambdasollwertes vor dem 3-Wege-Katalysator kann Lambda nach dem Katalysator in einem genau definierten Bereich gehalten werden, um die NO x - und CCt/HC-Emis sionen zu minimieren.

Bei diesem Verfahren wird unterhalb eines Schwellenwertes des den Lambdawert wiedergebenden elektrischen Signales (Binärsignales ) der Lambdasollwert stromauf des 3-Wege-Katalysators durch die Differenz zwischen dem Sollwert des elektrischen Signales für den Lambdawert und dem gemessenen Lambdawert bestimmt. Über einem Schwellenwert des entsprechenden Lambdasignales wird der Lambdasollwert stromauf des Katalysators jedoch auf andere Weise bestimmt, nämlich mithilfe der Differenz zwischen einem NH3-Sollwert des NO x -Sensors und dem gemessenen NH3-Signal des NO x -Sensors. Die nach dem 3-Wege-Katalysator anfallende

NH 3 -Menge wird daher zu Regelungszwecken verwendet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit 3-Wege-Katalysator und Lambdaregelung zur Verfügung zu stellen, bei dem die Lambdaregelung besonders rasch und genau durchgeführt werden kann .

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der angegebenen Art gelöst, das die folgenden Schritte umfasst:

Anordnen eines Binärlambdasensors und eines NO x - und/oder NH3-Sensors stromab des 3-Wege-Katalysators ; beim Erstlauf der Brennkraftmaschine Einstellen eines Lamb dasollwertes zur Regelung durch den Binärlambdasensor auf einen Anfangswert ; während der Lambdaregelung mit diesem Sollwert Messen des NH3-Wertes im Abgas nach dem 3-Wege-Katalysator über ein NO c -Signal oder NH 3 -Signal vom NO x - und NH3-Sensor; gleichzeitiges Messen des Binärsensorsignales vom Binärlamb dasensor ; wenn der NfR-Wert über einem ersten Schwellenwert liegt, Re duzieren des Lambdasollwertes des Binärlambdasignales, bis der NH3-Wert unter dem ersten Schwellenwert liegt oder das Bi närsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt;

Aufzeichnen des entsprechenden Binärsensorsignales, wenn der NH3-Wert den ersten Schwellenwert passiert, zur Binärsensor signalsollwertadaption als Vbmär-lmks ; Und

Berechnen des realen Lambdasollwertes für die Lambdaregelung nach folgender Gleichung: worin bedeuten

V bmär-iinks = Binärsensorsigna1 an der NIR-Grenze in Fett-Richtung zur Sollwertadaption

V binär-rechts = Binärsensorsignal näher an Lambda 1 auf der fetten Seite a = Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1.

Als Binärlambdasensor und NO x - und/oder NH3-Sensor müssen nicht unbedingt getrennte Sensoren vorgesehen sein. Vielmehr kann es sich beispielsweise auch um einen NO x - bzw. NH3-Sensor mit integrierter Lambda-Sonde handeln.

Der in der obigen Gleichung (1) verwendete Gewichtungsfaktor a, der zwischen 0 und 1 liegt, kann in Abhängigkeit vom Luft massenstrom ausgewählt werden. In den meisten Fällen wird dieser Gewichtungsfaktor zwischen 0,5 und 0,9 gewählt. Bei einem hohen Luftmassenstrom liegt der Gewichtungsfaktor näher an 0,9, um einen NOx-Durchbruch zu vermeiden.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren kann die Lamb da-Regelung besonders rasch und genau durchgeführt werden. Das Einhalten der gewünschten Emissionsgrenzen kann über die Le bensdauer der Brennkraftmaschine unter unterschiedlichen Be dingungen und selbst mit gealtertem 3-Wege-Katalysator mit einem besonders geringen Kalibrierungsaufwand garantiert werden.

In Weiterbildung zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren ferner dadurch aus, dass jedes Mal dann, wenn während des Betriebes der Brennkraftmaschine das NH3-Signal wieder den NH3-Schwellenwert (erster Schwellenwert) passiert, das ent- sprechende BinärsensorSignal wieder aufgezeichnet und für eine neue Sollwertberechnung gemäß Gleichung (1) verwendet wird.

Das gleiche Verfahren kann für die Sollwertberechnung eines Linearlambdasensorsignales nach dem 3-Wege-Katalysator ver wendet werden. Hierbei sieht die Erfindung zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasstrang ein 3-Wege-Katalysator mit Lambdaregelung angeordnet ist, vor, das die folgenden Schritte umfasst:

Anordnen eines Linearlambdasensors und eines NOx- und/oder NH3-Sensors stromab des 3-Wege-Katalysators ; beim Erstlauf der Brennkraftmaschine Einstellen eines Lamb dasollwertes zur Steuerung durch den Linearlambdasensor auf einen Anfangswert; während der Lambdaregelung mit diesem Sollwert Messen des NH3-Wertes im Abgas nach dem 3-Wege-Katalysator über ein NO c -Signal oder NH3-Signal vom NO x - und/oder NH3-Sensor; gleichzeitiges Messen eines Binärsensorsignales und eines Linearsensorsignales vom Linearlambdasensor; wenn der NH3-Wert über einem ersten Schwellenwert liegt, Erhöhen des Lambdasollwertes des Linearlambdasensorsignales, bis der NH3-Wert unter dem ersten Schwellenwert liegt oder das Bi närsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt;

Aufzeichnen des entsprechenden Linearlambdasensorsignales, wenn der NH 3 -Wert den ersten Schwellenwert passiert, zur Linear lambdasollwertadaption als Lambdai nks ; wenn zu Beginn das Binärsensorsignal unter einem zweiten Schwellenwert liegt, Reduzieren des Lambdasollwertes des Li- nearlambdasensorsignales, bis das Binärlambdasignal über dem zweiten Schwellenwert liegt oder das NH3-Signal über dem ersten Schwellenwert liegt;

Aufzeichnen des entsprechenden Linearlambdasensorsignales, wenn das Binärsensorsignal den zweiten Schwellenwert passiert zur Linearlambdasollwertadaption als Lambda rechts ; und

Berechnen des realen Lambdasollwertes nach folgender Gleichung

Lambdasoiiwert — a x Lambduiinks t (1 a) x Lambdarechts (2) worin bedeuten

Larnbdai mks = Linearlambdasensorsignal an der NH3-Grenze in Fettrichtung zur Sollwertadaption.

Lambda rechts = Linearlambdasignal näher an Lambda 1 auf der fetten Seite bei einem Binärsensorsignal auf dem 2. Schwellenwert a = Gewichtungsfaktor zwischen 0 und 1.

Als Linearlambdasensor und NO x - und/oder NH3-Sensor müssen nicht unbedingt getrennte Sensoren vorgesehen sein. Vielmehr kann es sich beispielsweise auch um einen NO x - bzw. NH3-Sensor mit integrierter Lambda-Sonde handeln.

Der vorstehend angegebene Gewichtungsfaktor a kann in Abhän gigkeit vom Luftmassenstrom ausgewählt werden. In den meisten Fällen wird der Gewichtungsfaktor zwischen 0,4 und 0,8 gewählt. Bei einem hohen Luftmassenstrom liegt der Gewichtungs faktor näher an 0,8, um einen NO x -Durchbruch zu vermeiden. Auch mit dieser Verfahrensvariante werden die vorstehend aufgezeigten Vorteile erreicht.

In Weiterbildung dieser Verfahrensvariante wird jedes Mal dann, wenn während des Betriebes der Brennkraftmaschine das NH3-Signal den NH3-Schwellenwert (erster Schwellenwert) passiert oder das Binärsensorsignal den zweiten Schwellenwert passiert, das entsprechende Linearlambdasensorsignal wieder als Larnbdai mks oder Lambda rechts aufgezeichnet und für eine neue Sollwertbe rechnung gemäß Gleichung (2) verwendet.

Bei der ersten Verfahrensvariante beträgt der Anfangswert des Lambdasollwertes vorzugsweise 750 mV. Der erste Schwellenwert (NH3 Wert) beträgt vorzugsweise 10 ppm, während der 2.

Schwellenwert (BinärsensorSignal ) vorzugsweise 650 mV beträgt.

Bei der zweiten Verfahrensvariante beträgt der Anfangswert des Lambdasollwertes vorzugsweise 0,997. Der erste Schwellenwert (NH3 Wert) beträgt vorzugsweise 10 ppm, während der zweite Schwellenwert (Binärsignal ) vorzugsweise 650 mV beträgt.

Bei einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens (beider Verfahrensvarianten ) wird für eine

On-board-Diagnose das NOx-Sensorsignal am Lambdasollwert entweder zur Regelung mit dem Binärsensorsignal oder mit dem LinearlambdasensorSignal verwendet. Wenn dabei der dement sprechend erhaltene Wert über einem dritten Schwellenwert liegt, wird der 3-Wege-Katalysator als fehlerhaft eingestuft.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt in einem Diagramm die NO x - und Binär- und Linearlambdasignale von einem NO x -Sensor mit integrierter Lambdasonde .

Wie vorstehend erläutert, betrifft die Erfindung die Adaption des Binärsensorsignales oder Linearlambdasensorsignales nach dem 3-Wege-Katalysator auf der fetten Seite (Lambda < 1) durch ein NO x— oder NH3-Sensorsignal des NO x - und/oder NH3-Sensors mit nachfolgender Bestimmung des Lambdasollwertes entweder in Form des Binärsensorsignales oder Lambdasignales auf der Basis des adaptierten Signales für eine genaue Lambdaregelung nach dem 3-Wege-Katalysator .

Das Diagramm zeigt auf der Abszisse das Linearlambdasensorsignal nach dem 3-Wege-Katalysator und auf der Ordinate das NO x -Signal sowie das Binärsensorsignal. Bei der vorstehend beschriebenen ersten VerfahrensVariante wird der Lambdasollwert zur Regelung mit dem Binärlambdasensor nach dem 3-Wege-Katalysator bei einem Anfangswert von 750 mV eingestellt. Wie vorstehend beschrieben, werden dann während der Lambdaregelung mit diesem Sollwert der NH3-Wert nach dem 3-Wege-Katalysator und das entsprechende Binärsignal gemessen. Wenn hierbei der NH3-Wert über 10 ppm liegt, wird der Lambdasollwert des Binärsensorsignales soweit reduziert, bis der NH3-Wert unter 10 ppm oder das Bi

närsensorsignal unter 650 mV (zweiter Schwellenwert) liegt. Das entsprechende Binärsensorsignal, wenn NH3 den entsprechenden Schwellenwert passiert, wird als Vb mär-imks aufgezeichnet .

Ferner wird der Wert Vbi när-rechts erfasst, der dem Binärsensorsignal näher an Lambda auf der fetten Seite entspricht und hier 650 mV beträgt .

Aus der vorstehend wiedergegebenen Gleichung wird dann mithilfe eines Gewichtungsfaktors der entsprechende BinärSollwert (Vsinärsoiiwert) berechnet. Bei der vorstehend beschriebenen zweiten VerfahrensVariante wird der Lambdasollwert zur Regelung mit einem Linearlambdasensor nach dem 3-Wege-Katalysator auf einen Anfangswert von 0,997 eingestellt. Es werden dann die einzelnen Verfahrensschritte in der vorstehend wiedergegebenen Weise ausgeführt, wobei hier als erster Schwellenwert (NfR-Wert) ein Wert von 10 ppm und als zweiter Schwellenwert (Binärsignal ) ein Wert von 650 mV zugrunde gelegt wird. Die entsprechenden Werte Larnbdai mks und Lambda rechts werden in der vorstehend beschriebenen Weise ermittelt . Mithilfe des entsprechenden Gewichtungsfaktors wird aus Gleichung (2) der Lambdasollpunkt berechnet.