Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Heizen eines Katalysators bei gleichzeitiger Senkung der Rohemissionen, welcher in einer Abgasanlage einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist.

DE 44 16 870 C2 beschreibt ein Verfahren zur Zufuhr von Brennstoff und Verbrennungsluft zu einem Verbrennungsmotor, bei welchem dem Verbrennungsmotor zusätzlich zu der Verbrennungsluft auch Druckluft als Zusatz-Verbrennungsluft zugeführt wird. In einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors ist ein Katalysator angeordnet, dessen Funktion in Abhängigkeit von einem jeweiligen Zustand des Brennstoff-Luft- Gemisches des Verbrennungsmotors geregelt wird. Hierbei wird von elektronischen Steuermitteln jeweils dann die Regelung des Katalysators abgeschaltet, wenn die Zufuhr der Zusatz-Verbrennungsluft eingeschaltet wird.

Als nachteilig ist hierbei der Umstand anzusehen, dass der dann ungeregelt betriebene Katalysator nicht mehr in ausreichendem Ausmaß seiner Funktion nachkommen kann, im Abgas enthaltene Schadstoffe zu konvertieren.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Heizen eines Katalysators anzugeben, mittels welchem sich eine verbesserte Konvertierung von Schadstoffen erreichen lässt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Heizen eines Katalysators, welcher in einer Abgasanlage einer fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, gibt ein Steuergerät an einen elektrisch angetriebenen Zusatzverdichter und an wenigstens ein Einblasventil eine jeweilige Stellgröße aus. Hierbei ist durch zumindest partielles Öffnen des wenigstens einen Einblasventils mittels des Zusatzverdichters verdichtete Luft stromabwärts von Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine in die Abgasanlage einbringbar. Die Auslassventile sind jeweiligen Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet. Einem Regler des Steuergeräts werden Signale wenigstens eines Sauerstoffsensors zugeführt. Mittels des wenigstens einen Sauerstoffsensors wird ein Sauerstoffgehalt in dem Abgas erfasst, mit welchem der Katalysator beaufschlagt wird.

Das Verfahren umfasst folgende Schritte: a) Einschalten des Zusatzverdichters; b) zumindest partielles Öffnen des wenigstens einen Einblasventils; c) Einstellen eines Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnisses von l < 1 in den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine; d) Erfassen eines Ist-Werts des Sauerstoffgehalts in dem Abgas mittels des wenigstens einen Sauerstoffsensors; e) Vergleichen des Ist-Werts mit einem Sollwert des Sauerstoffgehalts, wobei der Sollwert demjenigen Sauerstoffgehalt des Abgases entspricht, welcher sich im Bereich des Katalysators bei einem Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis in den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine von etwa l = 1 einstellen würde, und wobei eine von dem Regler basierend auf einer Abweichung des Ist-Werts von dem Sollwert ausgegebene Stellgröße konstant gehalten wird, wenn der Ist-Wert einen von zwei Grenzwerten eines Wertebereichs erreicht, innerhalb dessen der Sollwert angeordnet ist, wobei die beiden den Wertebereich begrenzenden Grenzwerte um etwa 3 % von dem Sollwert abweichen.

Indem im Schritt e) die von dem Regler ausgegebene Stellgröße erst dann konstant gehalten wird, wenn der Ist-Wert einen der beiden Grenzwerte erreicht, kann sichergestellt werden, dass die Stellgröße erst dann quasi eingefroren wird, wenn der Ist- Wert dem Sollwert vergleichsweise nahe gekommen ist. Auf diese Weise können unerwünschte Reglerschwingungen sehr weitgehend unterbunden werden, und der Sollwert wird zuverlässig erreicht. Insbesondere kann einer der beiden Grenzwerte etwa 3 % über dem Sollwert liegen, wobei der andere der beiden Grenzwerte etwa 3 % unter dem Sollwert liegt. Es ist weiter denkbar, dass der Sollwert des Sauerstoffgehalts des Abgases auf einen Wert festgelegt, für welchen sich ein Abgaslambdawert des Abgases von in etwa 1 ,05 ergibt. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Abweichung des Sauerstoffgehalts im Abgas von dem vorgegebenen Sollwert von in etwa +/- 3 % bleibt damit der Abgaslambdawert größer als 1, wodurch vorteilhaft eine Emission von vergleichsweise geringe Menge an emittierten Schadstoffen in die Umgebungsluft bewirkbar ist. Ebenfalls bleibt dann, wenn der Sollwert auf 1 ,05 festgelegt wird, der Abgaslambdawert kleiner als 1,1, so dass vorteilhaft keine Kühleffekte durch die Sekundärluft für den Katalysator bewirkt werden.

Mittels dieses Verfahrens lässt sich eine verbesserte Konvertierung von Schadstoffen erreichen. Insbesondere können nämlich Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine, bei welcher es sich vorzugsweise um eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs handelt, nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine besonders weitgehend reduziert werden.

Des Weiteren lässt sich eine Dauer zum Aufheizen des Katalysators stark verringern, so dass der Katalysator sehr rasch seine Anspringtemperatur beziehungsweise Light-Off- Temperatur erreicht. Somit lässt sich mittels des Katalysators sehr früh eine Konvertierung der Schadstoffemissionen der Verbrennungskraftmaschine sicherstellen. Für diese Zwecke stellt die Einblasung der verdichteten Luft oder Sekundärluft, welche mittels des elektrisch angetriebenen Zusatzverdichters realisiert wird, ein sehr effizientes Mittel dar.

Aufgrund des Einstellens des Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnisses von l < 1 im Schritt c) ist in dem bei der fetten Verbrennung entstehenden Abgas ein hoher Anteil von Kohlenwasserstoffen (HC) und von Kohlenmonoxid (CO) enthalten. Dies gilt insbesondere, wenn im Schritt c) ein fettes Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis aus einem Bereich von in etwa l = 0,7 bis l = 0,9 in einem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird. Diese HC-Emissionen und CO-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine werden mittels des Sauerstoffs exotherm oxidiert, welcher zusammen mit der verdichteten Luft beziehungsweise Sekundärluft in das Abgas eingebracht wird, mit welchem der Katalysator beaufschlagt wird. Das Einbringen der verdichteten Luft in das Abgas wird von dem elektrischen Zusatzverdichter bewirkt, wobei zugleich das wenigstens eine Einblasventil zumindest partiell geöffnet ist, welches daher auch als Verdichterluft-Einblasventil bezeichnet werden kann. Das exotherme Oxidieren der Kohlenwasserstoffe (HC-Emissionen) und des Kohlenmonoxids (CO-Emissionen) sorgt für ein Anheben der Temperatur des Abgases, mit welchem der Katalysator beaufschlagt wird. Es werden also die in den Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Schadstoffe in Form der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids mit dem Sauerstoff umgesetzt, und durch diese exotherme Reaktion wird der Katalysator besonders schnell aufgeheizt beziehungsweise erhitzt.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, in den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine das fette Verbrennungsluftverhältnis von l < 1 (insbesondere von l = 0,7 bis 0,9) einzustellen, da auf diese Weise die Stickoxid-Emissionen bereits im Brennraum besonders gering gehalten werden. Durch das exotherme Nachverbrennen der HC- Emissionen und der CO-Emissionen wird somit einerseits der wenigstens eine Katalysator besonders rasch aufgeheizt. Gleichzeitig werden die Rohemissionen sehr weitgehend reduziert, welche über die Abgasanlage beispielsweise in die Umgebung des mit der Verbrennungskraftmaschine ausgestatteten Kraftfahrzeugs gelangen.

Die stromaufwärts des Katalysators stattfindende exotherme Reaktion führt zu einem Verringern der in den Rohemissionen der Verbrennungskraftmaschine enthaltenen Schadstoffe, und zudem wird der Katalysator besonders rasch aufgeheizt, insbesondere im Anschluss an einen Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine. Dadurch kann der Verbrennungsmotor früh wieder mit seinem idealen Wirkungsgrad arbeiten, und die Schadstoffe werden in dem aufgeheizten Katalysator entsprechend früh umgesetzt.

Im Realbetrieb der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise des Verbrennungsmotors können daher die Emissionen besonders gut und dauerhaft derart eingestellt werden, wie dies bei einem Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis von l = 1 der Fall ist. Auf diese Weise wird eine besonders weitgehende Emissionskonvertierung erreicht.

Dies gilt gleichermaßen, wenn zudem ein Aufheizen und/oder ein Regenieren eines in der Abgasanlage angeordneten Partikelfilters, insbesondere Ottopartikelfilters, stattfindet, und auch dann, wenn für eine hohe Leistungsabgabe der Verbrennungskraftmaschine die Verbrennungskraftmaschine mit einem fetten Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis, also mit einem Verbrennungsluft-Kraftstoff- Verhältnis von l < 1, betrieben wird. Des Weiteren ist ein zusätzlicher konstruktiver Aufwand besonders gering, wenn die Verbrennungskraftmaschine ohnehin bereits den elektrisch angetriebenen beziehungsweise antreibbaren Zusatzverdichter aufweist. Denn in einem solchen Fall ist lediglich wenigstens eine Leitung von diesem Zusatzverdichter hin zu der Einleitstelle zu verlegen, an welcher die mittels des Zusatzverdichters verdichtete Luft in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird. Zusätzlich ist noch das Einblasventil an einer solchen Leitung anzubringen. Auch dies lässt sich konstruktiv sehr einfach und aufwandsarm realisieren.

Indem entweder der Zusatzverdichter oder das Einblasventil mittels des Reglers geregelt wird, kann ein für die Umsetzung der HC-Emissionen und der CO-Emissionen optimaler Sauerstoffgehalt in dem Abgas eingestellt werden, mit welchem der Katalysator beaufschlagt wird. Dieses Abgas-Lambda kann in unterschiedlichen Betriebspunkten eines Fahrzyklus entsprechend geregelt werden.

Vorzugsweise berücksichtigt eine übergeordnete, in dem Steuergerät implementierte Betriebsstrategie Motorbetriebspunkte, also Betriebspunkte der

Verbrennungskraftmaschine, und/oder Umgebungsdaten. Hierbei können insbesondere Routenplanungsdaten eines Navigationssystems des die Verbrennungskraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs berücksichtigt werden, aber auch Car-to-Car- Informationen.

Insbesondere aufgrund derartiger Parameter kann eine Regelungsstrategie für ein optimales Abgas-Lambda in abgestimmter Kombination mit einer Anfettung des den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine zugeführten Gemischs aus Verbrennungsluft und Kraftstoff angepasst werden. Zusätzlich kann eine Zündwinkelverstellung, also eine Verschiebung eines Zündzeitpunkts einer dem jeweiligen Brennraum zugeordneten Zündkerze auf einen späteren Zeitpunkt, vorgenommen werden.

Die mittels des Zusatzverdichters verdichtete Luft kann insbesondere in einen Abgaskrümmer der Abgasanlage eingebracht werden. Vorteilhaft ist es hierbei, wenn die Einleitstelle zum Einbringen der verdichteten Luft beziehungsweise Sekundärluft möglichst nahe an den jeweiligen Auslassventilen der Brennräume der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Als Sekundärluftpumpe wird hierbei der elektrisch angetriebene Zusatzverdichter verwendet, der insbesondere in ein 48-Volt-Bordnetz der Verbrennungskraftmaschine eingebunden sein kann. In vorteilhafter Weise ist der an der Verbrennungskraftmaschine angeordnete Zusatzverdichter dazu ausgebildet, eine Performance beziehungsweise Leistungsabgabe und/oder eine Drehmomentabgabe der Verbrennungskraftmaschine bei Bedarf zu steigern, indem mittels des elektrischen Zusatzverdichters zusätzliche verdichtete Luft in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden kann.

Der elektrische Zusatzverdichter ist vorzugsweise zusätzlich zu einem Verdichter eines Abgasturboladers vorgesehen, dessen Turbinenrad im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit dem durch die Abgasanlage strömenden Abgas beaufschlagt wird.

Das Verfahren ist vorteilhaft gegenüber prinzipiell ebenfalls möglichen Maßnahmen zum Aufheizen des Katalysators in Form von innermotorischen Maßnahmen wie etwa einer Spätverstellung eines Zündwinkels und einer Anhebung der Leerlaufdrehzahl der Verbrennungskraftmaschine. Des Weiteren kann der Aufwand vermieden werden, welcher mit dem Anbringen einer separaten Sekundärluftpumpe an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist. Denn wenn mittels einer derartigen separaten Sekundärluftpumpe am Zylinderkopf Sekundärluft in das Abgas eingebracht wird, müssen für diese separate Luftpumpe insbesondere Bauraum und Leitungen zur Verfügung gestellt werden.

Derartige Eingriffe können unter anderem negative Auswirkungen auf die Kühlleistung eines Kühlsystems der Verbrennungskraftmaschine haben, insbesondere wenn ein Kühlmantel der Verbrennungskraftmaschine von den Eingriffen betroffen ist. Dies kann wiederum dazu führen, dass eine gewünschte Leistung der Verbrennungskraftmaschine nicht erbracht werden kann, weil keine ausreichende Kühlung der Verbrennungskraftmaschine gewährleistet ist.

Zudem müssen derartige konstruktive Eingriffe für jeden Typ einer Verbrennungskraftmaschine separat geprüft und angepasst werden. Anschließend gilt es, eine Dauerhaltbarkeit des Zylinderkopfs über einen Dauerlauf der Verbrennungskraftmaschine und über Prüfstandtests abzusichern. Diese vorstehend genannten Nachteile können bei dem die Schritte a) bis e) aufweisenden Verfahren in vorteilhafter Weise vermieden werden. Insbesondere die Schritte a), b), c) und d) des Verfahrens können zeitgleich oder in einer anderen Reihenfolge als der durch die alphabetische Abfolge annehmbaren Reihenfolge vorgenommen werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass eine Drehzahl des Zusatzverdichters vorgesteuert wird und eine Öffnungsweite des Einblasventils so eingeregelt wird, dass sich der vorgegebene Sollwert des Sauerstoffgehalts im Abgas einstellt.

Zusätzlich oder alternativ ist vorgesehen, dass eine Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils vorgesteuert wird und die Drehzahl des Zusatzverdichters so geregelt wird, dass sich der vorgegebene Sollwert des Sauerstoffgehalts im Abgas einstellt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schritte a) bis e) des Verfahrens im Anschluss an einen Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Schritte a) bis e) des Verfahrens durchgeführt werden, wenn eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine einen Schwellenwert von etwa 100 Umdrehungen pro Minute überschreitet.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Katalysator als Drei-Wege-Katalysator betrieben wird.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als der Regler ein proportional-integraler Regler verwendet wird.

Schließlich ist vorzugsweise vorgesehen, dass zusätzlich zu dem Einstellen des Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnisses von l < 1 in den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine im Schritt c) ein Zündzeitpunkt einer dem jeweiligen Brennraum zugeordneten Zündkerze der Verbrennungskraftmaschine auf einen späteren Zeitpunkt verschoben wird als in einem Normalbetrieb der Verbrennungskraftmaschine.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung(en). Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Dabei zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei welcher mittels eines elektrisch angetriebenen Zusatzverdichters verdichtete Luft wahlweise in einen Zulufttrakt der Verbrennungskraftmaschine oder in einen Abgaskrümmer der Verbrennungskraftmaschine eingebracht werden kann;

Fig. 2 eine Funktionsstruktur für eine solche Verdichterlufteinblasung in den

Abgaskrümmer und für eine Einstellung einer Drehzahl des Zusatzverdichters;

Fig. 3 eine die Funktionsstruktur gemäß Fig. 2 umfassende Reglerstruktur mit zwei Regelungsvarianten; und

Fig. 4 eine Möglichkeit einer Ausführung der Regelung, bei welcher eine

Reglerstellgröße eingefroren beziehungsweise konstant gehalten wird.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 ist schematisch eine Verbrennungskraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs gezeigt, welche als fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine 10 ausgebildet ist. Dementsprechend sind jeweiligen Brennräumen 12 der Verbrennungskraftmaschine 10, von welchen in Fig. 1 aus Gründen der Übersichtlichkeit lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen sind, jeweilige Zündkerzen 14 zugeordnet. Auch von diesen Zündkerzen 14 sind in Fig. 1 lediglich einige mit einem Bezugszeichen versehen.

Über einen Zulufttrakt 16 kann den Brennräumen 12 der Verbrennungskraftmaschine 10 verdichtete Zuluft zugeführt werden. Um die Zuluft zu verdichten, sind vorliegend zum einen ein Abgasturbolader 18 und zum anderen ein elektrisch angetriebener Zusatzverdichter 20 vorgesehen. Ein Verdichterrad 22 des Abgasturboladers 18 ist in einem Leitungszweig 24 des Zulufttrakts 16 angeordnet, über welchen die zu verdichtende Luft angesaugt wird. Stromabwärts des Verdichterrads 22 zweigt von dem Leitungszweig 24 ein weiterer Leitungszweig beziehungsweise eine Zweigleitung 26 ab. In dieser Zweigleitung 26 ist ein mittels eines (nicht gezeigten) Elektromotors antreibbares Verdichterrad 28 des Zusatzverdichters 20 angeordnet. Stromabwärts des Verdichterrads 28 des Zusatzverdichters 20 mündet die Zweigleitung 26 wieder in den Leitungszweig 24 ein. Stromabwärts der Stelle, an welcher die Zweigleitung 26 in den Leitungszweig 24 einmündet, ist in dem Leitungszweig 24 eine Drosselklappe 36 angeordnet. Wenn die Drosselklappe 36 zumindest ein Stück weit geöffnet ist, kann die verdichtete Luft einen Ladeluftkühler 30 durchströmen, welcher in dem Leitungszweig 24 des Zulufttrakts 16 angeordnet ist.

Von der Zweigleitung 26 zweigen stromabwärts des Verdichterrads 28 des Zusatzverdichters 20 eine erste Verdichterluftleitung 32 und eine zweite Verdichterluftleitung 34 ab. Über die Verdichterluftleitungen 32, 34 kann die mittels des elektrischen Zusatzverdichters 20 verdichtete Luft stromabwärts von (nicht gezeigten) Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine 10, welche einem jeweiligen Brennraum 12 zugeordnet sind, in das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 eingebracht werden.

Vorliegend wird die stromaufwärts der Drosselklappe 36 aus dem Zulufttrakt 16 entnommene und mittels des Zusatzverdichters 20 verdichtete Luft in einen Abgaskrümmer 38 der Verbrennungskraftmaschine 10 eingebracht. Hierbei kann, wie vorliegend beispielhaft gezeigt, der Abgaskrümmer 38 eine erste Abgasflut 40 und eine zweite Abgasflut 42 umfassen.

Die erste Abgasflut 40 führt Abgas ab, welches aus einer ersten Gruppe der Brennräume 12 stammt, beispielsweise aus den ersten drei der vorliegend beispielhaft gezeigten sechs Brennräume 12. Demgegenüber wird über die zweite Abgasflut 42 Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 abgeführt, welches aus einer zweiten Gruppe der Brennräume 12 stammt, vorliegend also aus drei weiteren Brennräumen 12 der in Fig. 1 beispielhaft gezeigten insgesamt sechs Brennräume 12 der Verbrennungskraftmaschine 10.

Wenn eine Abgasanlage 44 der Verbrennungskraftmaschine 10 einflutig ausgebildet ist, also lediglich eine Abgasflut aufweist, so braucht auch nur eine der vorliegend beispielhaft gezeigten Verdichterluftleitungen 32, 34 vorgesehen zu werden, um in diese Abgasflut die mittels des Zusatzverdichters 20 verdichtete Luft oder Sekundärluft einzubringen. Bei der vorliegend beispielhaft gezeigten Variante der Verbrennungskraftmaschine 10 wird demgegenüber über die erste Verdichterluftleitung 32 die mittels des Zusatzverdichters 20 verdichtete Luft in die erste Abgasflut 40 eingebracht. In analoger Weise wird über die zweite Verdichterluftleitung 34 die verdichtete Luft oder Sekundärluft in die zweite Abgasflut 42 eingebracht.

Das durch die Abgasfluten 40, 42 strömende Abgas wird in an sich bekannter Weise einem in der Abgasanlage 44 angeordneten Turbinenrad 46 des Abgasturboladers 18 zugeführt. Stromabwärts dieses Turbinenrads 46 sind in der Abgasanlage 44 vorliegend ein erster Katalysator 48 und stromabwärts des ersten Katalysators 48 ein zweiter Katalysator 50 angeordnet.

Vorliegend ist der erste Katalysator 48 als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet, während der zweite Katalysator 50 beispielsweise als Stickoxid-Speicherkatalysator ausgebildet sein kann oder einen Stickoxid-Speicherkatalysator umfassen kann. Die nachfolgenden Ausführungen gelten jedoch auch für eine Abgasanlage 44, in welcher lediglich einer der in Fig. 1 beispielhaft gezeigten beiden Katalysatoren 48, 50 angeordnet ist.

Da bei der vorliegend beispielhaft gezeigten Verbrennungskraftmaschine 10 die erste Verdichterluftleitung 32 und die zweite Verdichterluftleitung 34 vorgesehen sind, sind auch zwei Einblasventile 52, 54 vorhanden. Hierbei kann mittels des ersten Einblasventils 52 die erste Verdichterluftleitung 32 abgesperrt oder zumindest teilweise freigegeben werden. In analoger Weise kann mittels des zweiten Einblasventils 54 die zweite Verdichterluftleitung 34 abgesperrt oder zumindest teilweise freigegeben werden. Die Einblasventile 52, 54 können auch als Verdichterluft-Einblasventile bezeichnet werden.

Versuche haben sich als erfolgreich erwiesen, in welchen für die Verdichterluftleitungen 32, 34 Rohre mit einem Innendurchmesser von 18 mm verwendet wurden. Derartige Rohre lassen sich besonders einfach und aufwandsarm so wie in Fig. 1 beispielhaft und schematisch gezeigt anbringen beziehungsweise verlegen.

Wenn lediglich eine Verdichterluftleitung vorgesehen ist, um die verdichtete Luft oder Sekundärluft stromabwärts der Auslassventile der Verbrennungskraftmaschine 10 in das Abgas einzubringen, braucht auch nur eines der vorliegend beispielhaft gezeigten beiden Einblasventile 52, 54 vorgesehen zu sein. In an sich bekannter Weise wird im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 den Brennräumen 12 mittels jeweiliger Injektoren 56 Kraftstoff zugeführt, welcher in einem Kraftstofftank 58 bevorratet ist. In einer entsprechenden Kraftstoffleitung 60 ist vorliegend eine Hochdruckpumpe 62 angeordnet, mittels welcher der Druck des Kraftstoffs erhöht wird, welcher mittels eines der jeweiligen Injektoren 56 in einen jeweiligen der Brennräume 12 eingebracht wird.

Weitere Komponenten der Verbrennungskraftmaschine 10 wie etwa ein Motorölkreislauf, eine Kraftstofftankentlüftung und ein Kühlmittelkreislauf sind zwar in Fig. 1 gezeigt. Jedoch braucht auf diesbezügliche Details vorliegend nicht näher eingegangen zu werden.

Im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 wird insbesondere im Anschluss an einen Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 in den jeweiligen Brennräumen 12 ein Verbrennungsluft-Kraftstoff-Verhältnis von l < 1 im Bereich von l = 0,7 bis 0,9 eingestellt. Durch die damit einhergehende fette Verbrennung von Kraftstoff mit in der Luft enthaltenem Sauerstoff, welche über den Zulufttrakt 16 in die Brennräume 12 eingebracht wird, entsteht in dem aus den Brennräumen 12 ausströmenden Abgas ein hoher Anteil von HC-Emissionen und CO-Emissionen.

Des Weiteren wird im Anschluss an den Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 verdichtete Luft beziehungsweise verdichtete Frischluft stromabwärts des elektrischen Zusatzverdichters 20 und somit stromaufwärts der Drosselklappe 36 aus der Zweigleitung 26 entnommen und über die Verdichterluftleitungen 32, 34 in den Abgaskrümmer 38 eingebracht, vorliegend also in die erste Abgasflut 40 und die zweite Abgasflut 42. Der in dieser verdichteten Sekundärluft enthaltene Sauerstoff sorgt für eine exotherme Oxidation der unverbrannten Kohlenwasserstoffe (HC) sowie von Kohlenmonoxid (CO).

Zusätzlich kann durch einen späten Verbrennungsschwerpunkt die Temperatur in dem Abgaskrümmer 38 erhöht werden. Diese Maßnahmen führen vorliegend dazu, dass insbesondere der erste Katalysator 48 besonders rasch aufgeheizt wird und somit der erste Katalysator 48 sehr rasch seine Anspringtemperatur erreicht.

Die Menge an Luft oder Sekundärluft, welche in das Abgas eingebracht wird, mit welchem der erste Katalysator 48 beaufschlagt wird, wird über eine Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54, also über einen jeweiligen Öffnungsquerschnitt dieser Bypass-Ventile, und/oder über die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 eingestellt.

Die Verdichterluftleitungen 32, 34 oder Bypass-Leitungen oder auch Stichkanäle münden vorzugsweise möglichst nahe an den Auslassventilen der Verbrennungskraftmaschine 10 in die Abgasanlage 44. Die Einblasung der Sekundärluft erfolgt demnach gemäß Fig. 1 im Bereich des Abgaskrümmers 38 beziehungsweise im Bereich eines Zylinderkopfs der Verbrennungskraftmaschine 10 und dies so nah wie möglich an den Auslassventilen der Brennräume 12 der Verbrennungskraftmaschine 10.

Als die Einblasventile 52, 54 können beispielsweise Hubventile mit Lagerückmeldung zum Einsatz kommen. Des Weiteren können im Rahmen von Versuchen die Parameter beim Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 variiert werden, um über eine Schwerpunktlage der Verbrennung eine günstige Aktivierungsenergie für die exotherme Reaktion zu erhalten, welche vorliegend in dem Abgaskrümmer 38 beziehungsweise Auslasskanal der Verbrennungskraftmaschine 10 stattfindet.

Zum Erfassen des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, mit welchem der Katalysator 48 beaufschlagt wird, kann wenigstens ein Sauerstoffsensor etwa in Form einer stromaufwärts des Katalysators 48 in der Abgasanlage 44 angeordneten ersten Lambdasonde 64 verwendet werden. Vorliegend ist diese erste Lambdasonde 64 als Breitband-Lambdasonde ausgebildet. Des Weiteren ist gemäß Fig. 1 als weiterer Sauerstoffsensor eine weitere Lambdasonde 66 auf der Höhe des Katalysators 48 in der Abgasanlage 44 angeordnet. Auch mittels der weiteren oder zweiten Lambdasonde 66 kann der Sauerstoffgehalt in dem Abgas erfasst werden, welches den Katalysator 48 durchströmt.

Insbesondere kann mittels der stromaufwärts des Katalysators 48 angeordneten ersten Lambdasonde 64 der Sauerstoffgehalt im Abgas und somit ein Abgas-Lambda bestimmt werden. Hierbei kann die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 so eingestellt beziehungsweise geregelt werden, dass sich während der Sekundärlufteinblasung und somit in einer Aufheizphase des Katalysators 48 ein geeignetes Abgas-Lambda einstellt.

Die Regelung des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, welches mittels des wenigstens einen Sauerstoffsensors vorliegend in Form einer der Lambdasonden 64, 66 erfasst wird, erfolgt während der Aufheizphase des Katalysators 48 wahlweise durch Vorsteuerung des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 in Kombination mit einer Regelung der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 oder durch eine Vorsteuerung der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 in Kombination mit einer Regelung einer Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 beziehungsweise Verdichterluft-Einblasventils.

Übergeordnet ist vorliegend eine sinnvolle Betriebsstrategie und Freigabestrategie von zusätzlich eingebrachten Funktionalitäten zur Vorsteuerung und Regelung dieser Stellgrößen in Form der Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 und der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 erstellt.

In vorteilhafter Weise können bei diesem Verfahren Bauteile verwendet werden, welche bereits in Serie erprobt sind und somit ihre Funktionstüchtigkeit bereits unter Beweis gestellt haben. Des Weiteren ist lediglich eine geringe Anzahl an zusätzlichen Bauteilen erforderlich. Dies ist vorteilhaft im Hinblick auf eine Verringerung des Gewichts und der Kosten sowie den beanspruchten Bauraum. Letzteres wird insbesondere dadurch begünstigt, dass vorliegend der elektrische Zusatzverdichter 20 als Sekundärluftpumpe genutzt wird, welcher ohnehin zur Steigerung der Fahrdynamik der Verbrennungskraftmaschine 10 vorgesehen ist.

Die für eine Implementierung des Verfahrens zum Aufheizen des wenigstens einen Katalysators 48, 50 vorzusehenden Funktionserweiterungen einer Motorsteuerung, welche vorliegend durch ein in Fig. 1 lediglich schematisch gezeigtes Steuergerät 68 vorgenommen wird, sind in vorteilhafter Weise modular und bis auf eine Berücksichtigung eines Füllungsmodells weitgehend entkoppelt. Es sind daher keine tiefgehenden Anpassungen oder Eingriffe in eine grundlegende Funktionsstruktur der Motorsteuerung erforderlich.

Das Steuergerät 68 ist vorliegend zum Steuern und/oder Regeln des wenigstens einen Einblasventils 52, 56 und zum Steuern und/oder Regeln des elektrisch angetriebenen Zusatzverdichters 20 ausgebildet. Dementsprechend kann das Steuergerät 68 an das wenigstens eine Einblasventil 52, 54 und an den Zusatzverdichter 20 eine jeweilige Stellgröße 90, 106 ausgeben. Dies soll mit Bezug auf Fig. 2 erläutert werden.

In Fig. 2 sind Funktionsblöcke von Betriebsweisen gezeigt, welche beim Aufheizen des Katalysators 48 durch die Verdichterlufteinblasung und eine hierbei vorgenommene Anpassung der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 realisiert werden können.

In einer in Fig. 2 durch einen ersten Block veranschaulichten Betriebsstrategie 70 sind unterschiedliche Reglervarianten vorgehalten, welche je nach Anwendungsfall beziehungsweise je nach Betriebsart der Verbrennungskraftmaschine 10 eingesetzt werden können.

Zum einen kann die Verdichterlufteinblasung geregelt werden, indem mittels eines Reglers 72 des Steuergeräts 68 (vergleiche Fig. 1) die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 geregelt wird, wobei eine Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 vorgesteuert wird.

Bei einer weiteren Reglervariante wird die Verdichterlufteinblasung, also die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54, vorgesteuert, und die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 wird geregelt.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass sowohl die Verdichterlufteinblasung und somit die Öffnungsweiten der Einblasventile 52, 54 als auch die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 geregelt werden.

Derartige Zusatzfunktionen zum Aufheizen des Katalysators 48 können abhängig von relevanten Motorgrößen freigegeben werden. Entsprechende in der Betriebsstrategie 70 berücksichtigte Größen können eine von dem Steuergerät 68 gemachte Anforderung umfassen, dass der Katalysator 48 aufgeheizt werden soll.

Des Weiteren kann in der Betriebsstrategie 70 eine Freigabedauer zur Vorgabe einer maximalen Dauer applizierbar sein, während welcher der Katalysator 48 aufgeheizt werden soll. Darüber hinaus kann die Betriebsstrategie 70 optional eine Temperaturgrenze der Abgasanlage 44 umfassen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn ein geeigneter Temperatursensor 74 (vergleiche Fig. 1) verfügbar ist, mittels welchem die Temperatur des durch den Katalysator 48 strömenden Abgases erfasst werden kann. Es ist auch denkbar, eine Temperatur für die Ermittlung einer Temperaturgrenze aus einem Berechnungsmodell zu bestimmen. Weiter kann auch eine Temperatur als ein Abbruchkriterium für ein Aufheizens des Katalysators 48 vorgesehen sein oder eine Dauer oder Freigabedauer eines Aufheizens des Katalysators 48 in Abhängigkeit von einer ermittelten und/oder gemessenen Temperatur vereinbart sein. Des Weiteren kann im Rahmen der Betriebsstrategie 70 vorgesehen sein, dass eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 oberhalb eines Schwellenwerts von etwa 100 Umdrehungen pro Minute liegen soll, damit die applizierbare Freigabe erst dann erfolgt, wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 gestartet wird, und nicht bereits beim Einschalten einer Zündung des die Verbrennungskraftmaschine 10 aufweisenden Kraftfahrzeugs.

Hierbei kann eine Zeitspanne zum Zurücksetzen des Reglers 72 applizierbar sein, so dass Vorsteuerwerte für die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 und die Verdichterlufteinblasung, also die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54, zwar sofort wirksam sind, jedoch der Regler 72 zeitverzögert aktiviert wird. Alternativ kann der Regler erst aktiviert werden, wenn die Breitband-Lambdasonde 64. messbereit ist.

Weitere Größen der Motorsteuerung, welche im Rahmen der Betriebsstrategie 70 angepasst werden können, können einen Lambda-Sollwert beim Aufheizen des Katalysators 48 umfassen und/oder einen Faktor für eine Grundvorsteuerung einer Luftmasse, welche der Verbrennungskraftmaschine 10 über den Zulufttrakt 16 zugeführt wird.

Zusätzlich ist eine Verzögerung der jeweiligen Freigaben durch Applikation oder ein Berechnungsmodell möglich. Beispielsweise kann vorgesehen sein, die Gültigkeit eines Messwerts abzuwarten, oder die Freigabe erst nach einer Diagnose zu erteilen. Dies kann insbesondere nach einem Starten der Verbrennungskraftmaschine 10 vorgesehen sein, wobei insbesondere zunächst eine Diagnose der wenigstens einen Lambdasonde 64, 66 vorgenommen werden kann.

In Fig. 2 veranschaulicht ein erster Pfeil 76 eine Freigabe einer Vorsteuerung 78 des wenigsten einen Einblasventils 52, 54. Ein weiterer Pfeil 80 veranschaulicht eine Freigabe des Reglers 72. Dementsprechend kann nach der Freigabe des Reglers 72 eine Regelung 82 des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 vorgenommen werden, also eine Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 geregelt werden. Hierbei kann eine Lambda-Regelung der Öffnungsweite vorgenommen werden.

Der Regler 72 kann insbesondere als proportional-integraler Regler 72 (PI-Regler) ausgebildet sein. Hierbei können vorzugsweise eine proportionale Reglerverstärkung (Kp) und eine integrale Reglerverstärkung (Ki) abhängig von einer Regeldifferenz angepasst werden.

Gemäß Fig. 2 kann einem Knoten 84 ein Vorsteueranteil der Verdichterlufteinblasung und einen Regleranteil der Verdichterlufteinblasung zugeführt werden. Ein von dem Knoten 84 ausgehender Pfeil 86 veranschaulicht eine Ansteuerung einer Diagnose in einem Diagnoseblock 88, in welchem eine Stellgrößenbeschränkung vorgenommen werden kann.

Ein Ergebnis eines in Fig. 2 dargestellten ersten Zweigs der Funktionsstruktur ist die Stellgröße 90, welche an das wenigstens eine Einblasventil 52, 54 ausgegeben wird (vergleiche Fig. 1). Infolge des Ausgebens dieser Stellgröße 90 wird also die Öffnungsweite des jeweiligen Einblasventils 52, 54 eingestellt.

In einem zweiten Zweig der in Fig. 2 gezeigten Funktionsstruktur veranschaulicht ein weiterer Pfeil 92 eine Freigabe einer Vorsteuerung 94, wobei bei Ausführung der Vorsteuerung 94 die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 vorgesteuert wird. Für die jeweiligen Vorsteuerungen 78, 94 kann ein Stationär-Kennfeld verwendet werden, welches eine Last und eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 berücksichtigen kann.

In analoger Weise wie für das wenigstens eine Einblasventil 52, 54 beschrieben, veranschaulicht in dem zweiten Zweig in Fig. 2 ein weiterer Pfeil 96 eine Freigabe des Reglers 72 für eine Regelung 98 der Drehzahl des elektrisch angetriebenen Zusatzverdichters 20. Auch hierbei kann eine Lambda-Regelung vorgenommen werden, bei welcher der vorzugsweise als PI-Regler ausgebildete Regler 72 (vergleiche Fig. 1) verwendet wird. Auch hier können vorzugsweise Reglerverstärkungen in Form der proportionalen Verstärkung (Kp) und der integralen Verstärkung (Ki) abhängig von einer Regeldifferenz angepasst werden.

Auch von den Blöcken, welche in Fig. 2 die Vorsteuerung 94 und die Regelung 98 des Zusatzverdichters 20 veranschaulichen, führen so wie in dem ersten Zweig der Funktionsstruktur jeweilige Pfeile zu einem Knoten 100. Dem Knoten 100 kann somit ein Vorsteueranteil der Drehzahl des Zusatzverdichters 20 beziehungsweise ein Regleranteil der Drehzahl des Zusatzverdichters 20 zugeführt werden. Ein von dem Knoten 100 abgehender Pfeil 102 führt zu einem Diagnoseblock 104, in welchem eine Stellgrößenbeschränkung vorgenommen werden kann. Ein Ergebnis des zweiten in Fig. 2 dargestellten Zweigs der Funktionsstruktur oder Funktionsstrategie ist die Stellgröße 106, welche von dem Steuergerät 68 an den elektrischen Zusatzverdichter 20 ausgegeben werden kann (vergleiche Fig. 1). Infolge des Ausgebens dieser Stellgröße 106 wird also die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 eingestellt.

Weitere Pfeile 107 in Fig. 2 veranschaulichen mögliche Anpassungen von Größen in der Motorsteuerung, welche in das Steuergerät 68 implementiert ist. Diese Größen können wie erwähnt einen Lambda-Sollwert beim Aufheizen des Katalysators 48 und einen Faktor bei der Grundvorsteuerung der Luftmasse umfassen, welche der Verbrennungskraftmaschine 10 über den Zulufttrakt 16 zugeführt wird.

Vorliegend werden Maßnahmen ergriffen, um Schwankungen der Regelgröße Lambda zu verringern. Diese Maßnahmen umfassen ein Einfrieren beziehungsweise Konstanthalten der jeweiligen Regler-Stellgröße, vorliegend also einer der Stellgrößen 90, 106, in Sollwertnähe.

Mögliche Stellhebel für eine effektive Verdichterlufteinblasung zum Aufheizen des Katalysators 48 beziehungsweise der Katalysatoren 48, 50 beinhalten insbesondere eine Verdichterluftfreigabe und eine verzögerte Verdichterluftfreigabe. Des Weiteren kann die jeweilige Reglervariante vorgegeben werden.

Es kann also insbesondere vorgegeben werden, dass als die von dem Regler 72 (vergleiche Fig. 1) ausgegebene Stellgröße 90 die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 konstant gehalten wird, sobald die Stellgröße 90 sich in Sollwertnähe befindet. Bei dieser Reglervariante wird mittels des Reglers 72 die Drehzahl des Zusatzverdichters 20 vorgesteuert. Es wird also die Vorsteuerung 94 des Zusatzverdichters 20 und die Regelung 82 der Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 (vergleiche Fig. 2) solange realisiert, bis sich durch Ausgeben der Stellgröße 90 ein Ist-Wert des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, mit welchem der Katalysator 48 beaufschlagt wird, ausreichend weit an einen Sollwert 114 (vergleiche Fig. 4) des Sauerstoffgehalts angenähert hat. Der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts kann beispielsweise mittels der ersten Lambdasonde 64 erfasst werden.

Bei einer alternativen Reglervariante wird als die von dem Regler 72 ausgegebene Stellgröße 106 die Drehzahl des Zusatzverdichters 20 konstant gehalten, sobald die Stellgröße 106 sich in Sollwertnähe befindet. Bei dieser alternativen Reglervariante wird mittels des Reglers 72 die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 vorgesteuert. Es wird also die Vorsteuerung 78 der Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 und die Regelung 98 des Zusatzverdichters 20 (vergleiche Fig. 2) solange realisiert, bis sich durch Ausgeben der Stellgröße 106 der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, mit welchem der Katalysator 48 beaufschlagt wird, ausreichend weit an den Sollwert 114 (vergleiche Fig. 4) des Sauerstoffgehalts angenähert hat. Auch hier kann der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts beispielsweise mittels der ersten Lambdasonde 64 erfasst werden.

Mit anderen Worten kann die von dem Regler 72 basierend auf einer Abweichung des Ist-Werts des Sauerstoffgehalts in dem Abgas von dem Sollwert 114 des Sauerstoffgehalts ausgegebene Stellgröße 90,106 konstant gehalten werden, also der Regler 72 quasi eingefroren werden, wenn sich der Ist-Wert ausreichend nahe an dem Sollwert 114 befindet.

Die entsprechenden Stellhebel können abhängig von einer Reihe von Eingangsgrößen in unterschiedlichen Kombinationen eingesetzt werden, um ein effektives Aufheizen des wenigstens einen Katalysators 48, 50 zu gewährleisten. Beispielsweise kann ein Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine 10 berücksichtigt werden, etwa eine Last und/oder eine Drehzahl und/oder eine Temperatur und/oder eine Dynamik der Verbrennungskraftmaschine 10 oder dergleichen.

Des weiteren können Umgebungsinformationen aus einer Routenplanung eines Navigationssystems des die Verbrennungskraftmaschine 10 aufweisenden Kraftfahrzeugs und/oder Car-to-Car-lnformationen berücksichtigt werden.

Insbesondere hat sich gezeigt, dass bei stationären Untersuchungen der Verbrennungskraftmaschine 10 an einem Prüfstand eine Kombination aus der Vorsteuerung 78 der Öffnungsweite des wenigstens einen Bypass-Ventils oder Einblasventils 52, 54 mit der Regelung 98 der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 gut geeignet ist, niedrige Emissionen in dem Abgas zu erreichen, welches die Abgasanlage 44 in die Umgebung verlässt. Bei einem dynamischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 kann jedoch eine andere Variante besonders gut geeignet sein, so dass in der Betriebsstrategie 70 (vergleiche Fig. 2) entsprechende Varianten hinterlegt sein können. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass von der Reglervariante, bei welcher die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 nach anfänglicher Regelung 82 konstant gehalten wird, während die Drehzahl des Zusatzverdichters 20 vorgesteuert wird, zu der Reglervariante umgeschaltet wird, bei welcher die Drehzahl des Zusatzverdichters 20 nach anfänglicher Regelung 98 konstant gehalten wird, während die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 vorgesteuert wird. Ein solches Umschalten kann insbesondere dann vorgenommen werden, wenn eine Dynamikerhöhung im Hinblick auf die Last und/oder die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 erkannt wird. Die beiden Reglervarianten können auch in Kombination und bei Bedarf auch als Mehrgrößenregelung eingesetzt werden.

In Fig. 3 veranschaulichen eine Mehrzahl von Pfeilen 108 Eingangsparameter, welche dem Regler 72 zugeführt werden. Diese Eingangsparameter können Betriebspunktinformationen umfassen, etwa eine Last und/oder eine Drehzahl und/oder eine Temperatur der Verbrennungskraftmaschine 10.

Des Weiteren können diese Eingangsparameter oder Eingangsgrößen den Ist-Wert des Sauerstoffgehalts in dem Abgas umfassen, mit welchem der Katalysator 48 beaufschlagt wird. Mögliche Ist-Werte des Sauerstoffgehalts veranschaulichende Kurven 110, 128,

134 sind in Fig. 4 dargestellt. Der Ist-Wert kann insbesondere von der ersten Lambdasonde 64 und/oder von der zweiten Lambdasonde 66 geliefert werden.

Ein die Pfeile 108 umfassender Eingangsblock ist in Fig. 3 von einem Berechnungsblock 112 abgegrenzt dargestellt, welcher im Wesentlichen die beiden in Fig. 2 gezeigten Zweige der Funktionsstruktur inklusive der jeweiligen Diagnoseblöcke 88, 104 umfasst. Wie vorstehend erläutert kann es etwa bei der Regelung 82 der Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 zu einem Einfrieren der Stellgröße 90 zum Zwecke eines stabilen Betriebs des Reglers 72 kommen, wenn der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts sich in der Nähe der Sollwerts 114 befindet, welcher in Fig. 4 durch eine horizontale Linie veranschaulicht ist.

In analoger Weise kann dann, wenn die Vorsteuerung 78 des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 aktiviert ist und die Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 zunächst geregelt wird, also die Regelung 98 aktiv ist (vergleiche Fig. 2), ein Einfrieren der Stellgröße 106 vorgenommen werden. Auch dieses Einfrieren oder Konstanthalten der Stellgröße 106 erfolgt vorzugsweise dann, wenn sich der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, mit welchem der Katalysator 48 beaufschlagt wird, in der Nähe des Sollwerts 114 befindet, welcher in Fig. 4 durch die horizontale Linie veranschaulicht ist.

Es erfolgt somit abhängig vom Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine 10 die Vorsteuerung 78 des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 zur Verdichterlufteinblasung oder die Vorsteuerung 94 der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20. Die Vorsteuerwerte können applikativ als Festwerte hinterlegt sein. Alternativ können die Vorsteuerwerte aus einem physikalisch motivierten Modellansatz resultieren.

Zusätzlich zu der Vorsteuerung der Verdichterlufteinblasung beziehungsweise der Anpassung der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20 ist die Regelung 82, 98 des angepassten Verbrennungs-Lambda-Werts sinnvoll, um ein möglichst schnelles Aufheizen des Katalysators 48 bei günstigen Roh-Emissionen zu erreichen.

Als Wirkprinzip für den Regler 72 zum Regeln der Verdichterlufteinblasung, also der Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 beziehungsweise der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 20, ist vorzugsweise der proportional integrale Regler 72 (PI-Regler) vorgesehen. Hierbei können vorzugsweise die Reglerverstärkungen jeweils abhängig von einer Regeldifferenz angepasst werden, und dies kann applikativ oder nach Vorgaben aus der Betriebsstrategie 70 (vergleiche Fig. 2) erfolgen.

Zusätzlich ist das Einfrieren oder Konstanthalten der jeweiligen Stellgröße 90, 106 des Reglers 72 in Sollwertnähe implementiert. Dieses Einfrieren oder Konstanthalten der jeweiligen Stellgröße 90, 106 kann durch die Betriebsstrategie 70 angefordert werden.

In Fig. 4 ist schematisch dargestellt, wie bei dem Einfrieren beziehungsweise Konstanthalten der von dem Regler 72 ausgegebenen Stellgröße 90, 106 bei einer Annäherung des Ist-Werts an den Sollwert 114 vorgegangen werden kann.

In einem ersten Abschnitt 116 des in Fig. 4 dargestellten Schaubilds ist durch die Kurve 110 veranschaulicht, dass es zu Schwankungen des Ist-Werts des Sauerstoffgehalts in dem Abgas kommen kann, mit welchem der wenigstens eine Katalysator 48, 50 beaufschlagt wird. Dieser Sauerstoffgehalt kann mittels des wenigstens einen Sauerstoffsensors in Form einer der Lambdasonden 64, 66 erfasst werden. Eine weitere Kurve 118 in Fig. 4 veranschaulicht entsprechende Schwankungen der von dem Regler 72 bei der Regelung 82 (vergleiche Fig. 2) der Öffnungsweite des Einblasventils 52, 54 ausgegebenen Stellgröße 90, wenn die Drehzahl des Zusatzverdichters 20 vorgesteuert wird. In analoger Weise kann es zu einer derartigen, durch die Kurve 118 veranschaulichten Schwankung der Stellgröße 106 kommen, wenn die Öffnungsweite des wenigstens einen Einblasventils 52, 54 vorgesteuert wird und von dem Regler 72 die Regelung 98 (vergleiche Fig. 2) der Drehzahl des Zusatzverdichters 20 vorgenommen wird.

Die durch die Kurve 118 veranschaulichten Schwingungen der jeweiligen Stellgröße 90,106 können dadurch bedingt sein, dass es aufgrund der Ausführung der Luftstrecke für die Verdichterlufteinblasung, also aufgrund der Ausführung der Verdichterluftleitungen 32, 34 (vergleiche Fig. 1) zu Verzögerungen zwischen dem Ausgeben der jeweiligen Stellgröße 90, 106 und dem daraus resultierenden Sauerstoffgehalt kommt, welcher in dem Abgas einzustellen ist. Dieser Sauerstoffgehalt sollte aber eigentlich über die von dem Zusatzverdichter 20 zu liefernde Verdichterluftmenge möglichst exakt eingestellt werden.

Um diesen Schwingungen oder Schwankungen der Stellgröße 90, 106 zu begegnen, wird vorliegend die von dem Regler 72 basierend auf einer Abweichung des Ist-Werts von dem Sollwert 114 ausgegebene Stellgröße 90, 106 konstant gehalten oder eingefroren, sobald der Ist-Wert in einen Wertebereich 120 (vergleiche Fig. 4) eintaucht, innerhalb dessen der Sollwert 114 angeordnet ist.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird der Wertebereich 120 durch einen oberen Grenzwert 122 und durch einen unteren Grenzwert 124 begrenzt. Der obere Grenzwert 122 ist hierbei in Fig. 4 durch eine punktierte, horizontale Linie veranschaulicht, und der untere Grenzwert 124 ist ebenso durch eine punktierte, horizontale Linie veranschaulicht. Sobald der Ist-Wert einen der beiden Grenzwerte 122, 124 erreicht, wird die von dem Regler 72 ausgegebene Stellgröße 90, 106 konstant gehalten, so dass keine weitere Regelung 82 (vergleiche Fig. 2) der Öffnungsweite der Einblasventile 52, 54 beziehungsweise keine weitere Regelung 98 (vergleiche Fig. 2) der Drehzahl des Zusatzverdichters 20 mehr erfolgt.

In Fig. 4 ist in einem weiteren Abschnitt 126 durch die Kurve 128 ein Fall veranschaulicht, in welchem der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts den unteren Grenzwert 124 erreicht. Der Ist-Wert des Sauerstoffgehalts in dem Abgas, mit welchem der Katalysator 48 beaufschlagt wird, ist also in diesem Abschnitt 126 durch die Kurve 128 dargestellt.

Eine weitere Kurve 130 veranschaulicht in Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der von dem Regler 72 bei der Regelung 82 oder bei der Regelung 98 (vergleiche Fig. 2) ausgegebene Stellgröße 90, 106. Ist also zunächst die Regelung 82 aktiv, so wird mit dem Erreichen des unteren Grenzwerts 124 die Stellgröße 90 konstant gehalten. Und ist die zunächst Regelung 98 aktiv, so wird mit dem Erreichen des unteren Grenzwerts 124 die Stellgröße 106 konstant gehalten.

Das Ausgeben dieser konstanten Stellgröße 90, 106 ist in dem Abschnitt 126 in Fig. 4 durch einen horizontalen Verlauf der Kurve 130 veranschaulicht. Dieser horizontale Verlauf beginnt dann, wenn die Kurve 128 die Linie schneidet, welche den unteren Grenzwert 124 angibt.

In analoger Weise ist in Fig. 4 in einem weiteren Abschnitt 132 durch die weitere Kurve 134 ein möglicher zeitlicher Verlauf des Ist-Werts des Sauerstoffgehalts veranschaulicht, welcher bei der Regelung 82 der Öffnungsweite oder bei der Regelung 98 der Drehzahl (vergleiche Fig. 2) mittels der wenigstens einen Lambdasonde 64, 66 in der Abgasanlage 44 erfasst wird.

In dem weiteren Abschnitt 132 erreicht die Kurve 134 jedoch den oberen Grenzwert 122. Auch dann, wenn der Ist-Wert diesen oberen Grenzwert 122 erreicht, wird die von dem Regler ausgegebene Stellgröße 90, 106 konstant gehalten. Aber auch hier wird somit die Stellgröße 90 konstant gehalten, wenn zuvor die Regelung 82 aktiv war, und es wird die Stellgröße 106 konstant gehalten, wenn zuvor die Regelung 98 aktiv war (vergleiche Fig. 2).

Dieses Konstanthalten der von dem Regler ausgegebenen Stellgröße 90, 106 ist in dem weiteren Abschnitt 132 in Fig. 4 durch eine weitere Kurve 136 veranschaulicht. Auch diese, in dem Abschnitt 132 dargestellte weitere Kurve 136 zeigt einen horizontalen zeitlichen Verlauf an, sobald die Kurve 134 die Linie schneidet, welche in Fig. 4 den oberen Grenzwert 122 veranschaulicht.

Sowohl in dem Fall, welcher in dem zweiten Abschnitt 126 in Fig. 4 veranschaulicht ist, als auch in dem Fall, welcher in dem dritten Abschnitt 132 in Fig. 4 veranschaulicht ist, erreicht die den Ist-Wert angegebene Kurve 128, 134 schließlich den Sollwert 114. Möglicherweise kann unter exakter Berücksichtigung der Verdichterluftmenge in einem Füllungsmodell der Motorsteuerung der in dem ersten Abschnitt 116 gezeigte Aufschwingeffekt verbessert oder vermieden werden. Insbesondere bei einem dynamischen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 ist jedoch das Einfrieren beziehungsweise das Konstanthalten der von dem Regler 72 ausgegebenen Stellgröße 90, 106 hilfreich. Dieses Konstanthalten der Stellgröße 90, 106 wird daher vorzugsweise vorgenommen, sobald der Ist-Wert einen der beiden Grenzwerte 122, 124 erreicht, innerhalb dessen der Sollwert 114 angeordnet ist.

Die beiden den Wertebereich 120 begrenzenden Grenzwerte 122, 124 können beispielsweise um etwa 3 % von dem Sollwert 114 abweichen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass die Stellgröße 90, 106 erst dann eingefroren beziehungsweise konstant gehalten wird, wenn der Ist-Wert sich in einer entsprechend großen Nähe des Sollwerts 114 befindet.

Bezugszeichenliste

10 Verbrennungskraftmaschine

12 Brennraum

14 Zündkerze

16 Zulufttrakt

18 Abgasturbolader

20 Zusatzverdichter

22 Verdichterrad

24 Leitungszweig

26 Zweigleitung

28 Verdichterrad

30 Ladeluftkühler

32 Verdichterluftleitung

34 Verdichterluftleitung

36 Drosselklappe

38 Abgaskrümmer

40 Abgasflut

42 Abgasflut

44 Abgasanlage

46 Turbinenrad

48 Katalysator

50 Katalysator

52 Einblasventil

54 Einblasventil

56 Injektor

58 Kraftstofftank

60 Kraftstoff lei tu ng

62 Hochdruckpumpe

64 Lambdasonde

66 Lambdasonde

68 Steuergerät

70 Betriebsstrategie

72 Regler

74 Temperatursensor Pfeil

Vorsteuerung

Pfeil

Regelung

Knoten

Pfeil

Diagnoseblock

Stellgröße

Pfeil

Vorsteuerung

Pfeil

Regelung

Knoten

Pfeil

Diagnoseblock

Stellgröße

Pfeil

Pfeil

Kurve

Berechnungsblock

Soll-Wert

Abschnitt

Kurve

Wertebereich

Grenzwert

Grenzwert

Abschnitt

Kurve

Kurve

Abschnitt

Kurve

Kurve