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DE102021104511B3 - Method for operating a drive device and corresponding drive device - Google Patents

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DE102021104511B3
DE102021104511B3 DE102021104511.8A DE102021104511A DE102021104511B3 DE 102021104511 B3 DE102021104511 B3 DE 102021104511B3 DE 102021104511 A DE102021104511 A DE 102021104511A DE 102021104511 B3 DE102021104511 B3 DE 102021104511B3
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internal combustion
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Audi AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Abgas erzeugenden Brennkraftmaschine, wobei mittels einer Lambdasonde ein den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas beschreibender Messwert gemessen wird und das Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs anhand des Messwerts eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass zum Kompensieren unterschiedlicher Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftmangel und bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftüberschuss der Messwert der Lambdasonde anhand einer Drehbeschleunigung einer angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine korrigiert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.The invention relates to a method for operating a drive device with an internal combustion engine that generates exhaust gas, wherein a measured value describing the residual oxygen content in the exhaust gas is measured using a lambda probe and the combustion air ratio of a fuel-air mixture used to operate the internal combustion engine is adjusted on the basis of the measured value. It is provided that to compensate for different reaction speeds of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of air shortage and when the combustion air ratio is adjusted in the direction of excess air, the measured value of the lambda probe is corrected using a rotational acceleration of a driven shaft of the internal combustion engine. The invention further relates to a drive device.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Abgas erzeugenden Brennkraftmaschine, wobei mittels einer Lambdasonde ein den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas beschreibender Messwert gemessen und das Verbrennungsluftverhältnisses eines zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs anhand des Messwerts eingestellt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.The invention relates to a method for operating a drive device with an internal combustion engine that generates exhaust gas, wherein a measured value describing the residual oxygen content in the exhaust gas is measured using a lambda probe and the combustion air ratio of a fuel-air mixture used to operate the internal combustion engine is adjusted on the basis of the measured value. The invention further relates to a drive device.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift US 4 271 798 A bekannt. Diese beschreibt ein Regelungssystem zur Steuerung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses eines Verbrennungsmotors. Ein Sauerstoffsensor wird nach dem aufwärmen des Motors an den Regelkreis angeschlossen, wenn die Temperatur seine Betriebstemperatur erreicht hat, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe am stöchiometrischen Wert zu halten. Ein Laufunruhesensor wird an den Regelkreis angeschlossen, bevor der Sauerstoffsensor seine Betriebstemperatur erreicht hat, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nahe einer vorgegebenen Magergrenze zu halten. Ein Temperatursensor und damit gesteuerte Schaltmittel sind vorgesehen, um abwechselnd den Laufunruhesensor und den Sauerstoffsensor mit dem Regelkreis zu verbinden.From the prior art, for example, the publication U.S.A. 4,271,798 famous. This describes a control system for controlling the air-fuel ratio of an internal combustion engine. An oxygen sensor is connected to the control circuit after the engine has warmed up, when the temperature has reached its operating temperature, in order to keep the air/fuel ratio close to stoichiometric. A rough running sensor is connected to the control loop before the oxygen sensor has reached its operating temperature to keep the air/fuel ratio close to a predetermined lean limit. A temperature sensor and switching means controlled thereby are provided in order to alternately connect the rough-running sensor and the oxygen sensor to the control loop.

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin die Druckschrift US 2014/0345584 A1 bekannt. Diese beschreibt ein Verfahren zum Überführen eines asymmetrischen Abnutzungsverhaltens eines Abgassensors in ein symmetrischeres Abnutzungsverhalten. In einem Beispiel beinhaltet ein Verfahren ein Anpassen einer Kraftstoffeinspritzung in Abhängigkeit von einem veränderten Abgassauerstoffrückkopplungssignal eines Abgassensors, wobei das veränderte Abgassauerstoffrückkopplungssignal durch ein Umwandeln einer asymmetrischen Antwort des Abgassensors in eine symmetrischere Antwort verändert ist. Weiterhin kann das Verfahren ein Anpassen einer oder mehrerer Parameter einer vorgreifenden Steuerung des Abgassensors in Abhängigkeit von der veränderten symmetrischen Antwort beinhalten.The publication is also from the state of the art US 2014/0345584 A1 famous. This describes a method for converting an asymmetrical wear behavior of an exhaust gas sensor into a more symmetrical wear behavior. In one example, a method includes adjusting fuel injection depending on a changed exhaust gas oxygen feedback signal from an exhaust gas sensor, the changed exhaust gas oxygen feedback signal being modified by converting an asymmetric response of the exhaust gas sensor to a more symmetric response. Further, the method may include adjusting one or more parameters of an anticipatory control of the exhaust gas sensor depending on the changed symmetric response.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Abgas erzeugenden Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere ein genaueres Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses auf einen Sollwert ermöglicht.The object of the invention is to propose a method for operating a drive device with an internal combustion engine that generates exhaust gas, which has advantages over known methods, in particular enabling the combustion air ratio to be set more precisely to a desired value.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Abgas erzeugenden Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass zum Kompensieren unterschiedlicher Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftmangel und bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftüberschuss der Messwert der Lambdasonde anhand einer Drehbeschleunigung einer angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine korrigiert wird.According to the invention, this is achieved with a method for operating a drive device with an internal combustion engine that generates exhaust gas and has the features of claim 1 . It is provided that to compensate for different reaction speeds of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of air shortage and when the combustion air ratio is adjusted in the direction of excess air, the measured value of the lambda probe is corrected using a rotational acceleration of a driven shaft of the internal combustion engine.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Antriebseinrichtung ist vorzugsweise zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und ausgestaltet und dient insoweit dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Die Antriebseinrichtung ist vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs, kann jedoch selbstverständlich auch separat von diesem vorliegen und dient in diesem Fall allein dem Bereitstellen des Antriebsdrehmoments.The drive device is preferably provided and designed to drive a motor vehicle and in this respect serves to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle. The drive device is preferably part of the motor vehicle, but can of course also be present separately from it and in this case is used solely to provide the drive torque.

Das Antriebsdrehmoment wird von der Antriebseinrichtung mithilfe eines Antriebsaggregats bereitgestellt, welches in Form der Brennkraftmaschine vorliegt. Die Brennkraftmaschine wird mit dem Kraftstoff-Frischgas-Gemisch betrieben, das der Brennkraftmaschine zugeführt oder erst in der Brennkraftmaschine erzeugt wird. In jedem Fall werden der Brennkraftmaschine Frischgas und Kraftstoff zugeführt, beispielsweise separat voneinander oder gemeinsam, wobei das Frischgas zumindest zeitweise und zumindest teilweise Frischluft aus einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung enthält. Die Brennkraftmaschine liegt bevorzugt als Diesel-Brennkraftmaschine oder als Otto-Brennkraftmaschine vor.The drive torque is provided by the drive device using a drive unit, which is in the form of the internal combustion engine. The internal combustion engine is operated with the fuel/fresh gas mixture that is supplied to the internal combustion engine or is only generated in the internal combustion engine. In any case, fresh gas and fuel are supplied to the internal combustion engine, for example separately or together, with the fresh gas at least temporarily and at least partially containing fresh air from an external environment of the drive device. The internal combustion engine is preferably in the form of a diesel internal combustion engine or an Otto internal combustion engine.

Die Brennkraftmaschine erzeugt während ihres Betriebs Abgas, während des Betriebs des Antriebsaggregats fällt also Abgas an, welches einem Abgastrakt zugeführt und über diesen in Richtung einer Außenumgebung abgeführt wird. Der Abgastrakt kann - optional - eine Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweisen. Diese ist bevorzugt als Fahrzeugkatalysator ausgestaltet, dient also einem katalytischen Umsetzen von in dem Abgas enthaltenen Schadstoffen in ungefährlichere Produkte. Der Fahrzeugkatalysator liegt insbesondere als Drei-Wege-Katalysator oder als Speicherkatalysator vor.During its operation, the internal combustion engine generates exhaust gas, which means that during the operation of the drive assembly, exhaust gas is produced, which is supplied to an exhaust tract and discharged via this in the direction of the outside environment. The exhaust tract can—optionally—have an exhaust gas aftertreatment device. This is preferably designed as a vehicle catalytic converter, ie it serves to catalytically convert pollutants contained in the exhaust gas into less hazardous products. The vehicle catalytic converter is present in particular as a three-way catalytic converter or as a storage catalytic converter.

Das zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendete Kraftstoff-Frischgas-Gemisch weist das bestimmte Verbrennungsluftverhältnisses auf. Das bestimmte Verbrennungsluftverhältnisses beschreibt hierbei das Massenverhältnis von Luft zu Kraftstoff relativ zum stöchiometrisch idealen Verhältnis. Bei einem Verbrennungsluftverhältnisse von eins ist das Kraftstoff-Frischgas-Gemisch insoweit stöchiometrisch, bei einem Verbrennungsluftverhältnisse von kleiner als eins liegt Luftmangel vor und bei einem Verbrennungsluftverhältnis von größer als eins liegt Luftüberschuss vor.The fuel/fresh gas mixture used to operate the internal combustion engine has the specific combustion air ratio. The determined combustion air ratio describes the mass ratio of air to fuel relative to the stoichiometrically ideal ratio. With a combustion air ratio of one the fuel/fresh gas mixture is stoichiometric insofar as there is a lack of air at a combustion air ratio of less than one and there is excess air at a combustion air ratio of greater than one.

Das Verbrennungsluftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs wird anhand eines Messwerts eingestellt, der mittels einer Lambdasonde gemessen wird. Der Messwert beschreibt hierbei den Restsauerstoffgehalt des Abgases. Besonders bevorzugt wird das Verbrennungsluftverhältnis anhand zweier Messwerte eingestellt, nämlich anhand eines ersten Messwerts und eines zweiten Messwerts. Einer der Messwerte wird hierbei mittels der Lambdasonde und ein anderer der Messwerte mittels einer weiteren Lambdasonde ermittelt. Die Lambdasonde kann hierbei auch als erste Lambdasonde und die weitere Lambdasonde als zweite Lambdasonde bezeichnet werden.The combustion air ratio of the fuel-air mixture is set based on a measured value that is measured using a lambda probe. The measured value describes the residual oxygen content of the exhaust gas. The combustion air ratio is particularly preferably set using two measured values, namely using a first measured value and a second measured value. One of the measured values is determined using the lambda probe and another of the measured values is determined using a further lambda probe. The lambda probe can also be referred to as the first lambda probe and the further lambda probe as the second lambda probe.

Sowohl die erste Lambdasonde als auch die zweite Lambdasonde sind stromabwärts des Antriebsaggregats angeordnet. Beispielsweise liegt die erste Lambdasonde strömungstechnisch zwischen dem Antriebsaggregat und der Abgasnachbehandlungseinrichtung vor. Die zweite Lambdasonde liegt stromabwärts der ersten Lambdasonde vor, insbesondere stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung, also strömungstechnisch nach der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Vorzugsweise ist insoweit die Abgasnachbehandlungseinrichtung strömungstechnisch zwischen der ersten Lambdasonde und der zweiten Lambdasonde angeordnet.Both the first lambda probe and the second lambda probe are arranged downstream of the drive unit. For example, in terms of flow, the first lambda probe is located between the drive assembly and the exhaust gas aftertreatment device. The second lambda probe is located downstream of the first lambda probe, in particular downstream of the exhaust gas aftertreatment device, that is to say downstream of the exhaust gas aftertreatment device in terms of flow. In this respect, the exhaust gas aftertreatment device is preferably arranged in terms of flow between the first lambda probe and the second lambda probe.

Der erste Messwerte beschreibt den Restsauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts des Antriebsaggregats, insbesondere stromaufwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung, und der zweite Messwert den Restsauerstoffgehalt des Abgases stromabwärts der ersten Lambdasonde, vorzugsweise stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der erste Messwerte liegt bevorzugt in Form eines Lambdawerts vor, also als Verbrennungsluftverhältnis. Der zweite Messwert ist beispielsweise eine von der zweiten Lambdasonde gelieferte elektrische Spannung.The first measured value describes the residual oxygen content of the exhaust gas downstream of the drive unit, in particular upstream of the exhaust gas aftertreatment device, and the second measured value describes the residual oxygen content of the exhaust gas downstream of the first lambda probe, preferably downstream of the exhaust gas aftertreatment device. The first measured value is preferably in the form of a lambda value, ie as a combustion air ratio. The second measured value is, for example, an electrical voltage supplied by the second lambda probe.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass als erste Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde und als zweite Lambdasonde eine Sprunglambdasonde verwendet wird. Die Breitbandlambdasonde setzt sich bevorzugt aus mehreren Messzellen zusammen, nämlich einer Pumpzelle und einer Nernstzelle. Durch einen solchen Aufbau ist mittels der Breitbandlambdasonde eine genaue Messung des Restsauerstoffgehalts des Abgases auch abseits eines stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnisses möglich. Die Sprunglambdasonde weist hingegen bevorzugt lediglich eine einzige Nernstzelle auf. Sie kann insoweit auch als Nernstsonde oder Spannungssprungsonde bezeichnet werden. Die Breitbandlambdasonde hat den Vorteil eines großen Messbereichs, die Sprunglambdasonde den Vorteil einer höheren Genauigkeit. Durch eine Kombination von Breitbandlambdasonde und Sprunglambdasonde können entsprechend eine hohe Genauigkeit einer Lambdaregelung und somit eine hohe Effizienz erzielt werden.It is preferably provided that a broadband lambda probe is used as the first lambda probe and a jump lambda probe is used as the second lambda probe. The broadband lambda probe is preferably composed of several measuring cells, namely a pump cell and a Nernst cell. With such a structure, an accurate measurement of the residual oxygen content of the exhaust gas is also possible outside of a stoichiometric combustion air ratio by means of the broadband lambda probe. The jump lambda probe, on the other hand, preferably has only a single Nernst cell. In this respect, it can also be referred to as a Nernst probe or voltage jump probe. The broadband lambda probe has the advantage of a large measuring range, the jump lambda probe has the advantage of higher accuracy. A combination of broadband lambda probe and jump lambda probe can correspondingly achieve high accuracy of a lambda control and thus high efficiency.

Bevorzugt wird der Messwert beziehungsweise der erste Messwert durch das Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses auf den Sollwert geregelt. Dieser Vorgang wird auch als Lambdaregelung bezeichnet. Der Sollwert wird hierbei besonders bevorzugt anhand des zweiten Messwerts festgelegt. Um einen effizienten Betrieb des Antriebsaggregats zu erzielen, wird, sobald der zweite Messwert einen Schwellenwert erreicht, dass Verbrennungsluftverhältnis innerhalb einer ersten Zeitspanne um einen Differenzwert in eine bestimmte Richtung verstellt. Anschließend wird über eine zweite Zeitspanne hinweg das Verbrennungsluftverhältnis mit einer bestimmten Geschwindigkeit in dieselbe Richtung verstellt. Der Schwellenwert kann im Übrigen auch als Lambdaschwellenwert oder als Regelschwellenwert bezeichnet werden.The measured value or the first measured value is preferably regulated by setting the combustion air ratio to the desired value. This process is also referred to as lambda control. In this case, the target value is particularly preferably defined on the basis of the second measured value. In order to achieve efficient operation of the drive assembly, as soon as the second measured value reaches a threshold value, the combustion air ratio is adjusted by a differential value in a specific direction within a first time period. The combustion air ratio is then adjusted in the same direction at a specific speed over a second period of time. Incidentally, the threshold value can also be referred to as a lambda threshold value or as a control threshold value.

Es ist also vorzugsweise vorgesehen, das Verbrennungsluftverhältnis während der beiden Zeitspannen auf unterschiedliche Art und Weise einzustellen. Bevorzugt schließt sich hierbei die zweite Zeitspanne unmittelbar an die erste Zeitspanne an. Während der ersten Zeitspanne wird das Verbrennungsluftverhältnis um den Differenzwert verändert. Die erste Zeitspanne hat eine bestimmte Zeitdauer, besonders bevorzugt ist diese deutlich geringer als eine Zeitdauer der zweiten Zeitspanne. Insbesondere erfolgt das Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses um den Differenzwert instantan oder im Wesentlichen instantan, sodass die erste Zeitspanne sehr kurz, insbesondere infinitesimal kurz, ist.Provision is therefore preferably made for the combustion air ratio to be set in different ways during the two time periods. In this case, the second period of time preferably follows directly after the first period of time. During the first period of time, the combustion air ratio is changed by the differential value. The first period of time has a specific period of time, which is particularly preferably significantly less than a period of time of the second period of time. In particular, the combustion air ratio is adjusted instantaneously or essentially instantaneously by the differential value, so that the first time period is very short, in particular infinitesimally short.

Das Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses innerhalb der zweiten Zeitspanne erfolgt hingegen über einen längeren Zeitraum hinweg. Hierbei ist es nicht vorgesehen, das Verbrennungsluftverhältnis unmittelbar um einen bestimmten Wert zu verändern, sondern vielmehr erfolgt das Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses mit der bestimmten Geschwindigkeit. Unter der Geschwindigkeit ist insbesondere ein Gradient des Verbrennungsluftverhältnisses über der Zeit zu verstehen. Beispielsweise sind sowohl der Differenzwert als auch die Geschwindigkeit fest hinterlegte Werte.In contrast, the adjustment of the combustion air ratio within the second period of time takes place over a longer period of time. There is no provision here for the combustion air ratio to be changed directly by a specific value, rather the combustion air ratio is adjusted at the specific speed. The speed is to be understood in particular as a gradient of the combustion air ratio over time. For example, both the difference value and the speed are permanently stored values.

Das Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses erfolgt insbesondere durch Verstellen des bereits erwähnten Sollwerts. Es ist also vorgesehen, bei dem Erreichen des Schwellenwerts durch den zweiten Messwert den Sollwert innerhalb der ersten Zeitspanne um den Differenzwert in die bestimmte Richtung und anschließend über die zweite Zeitspanne hinweg mit der Geschwindigkeit in dieselbe Richtung zu verstehen. Anschließend wird im Rahmen der erläuterten Lambdaregelung der erste Messwert auf den Sollwert geregelt, nämlich durch Einstellen des Verbrennungsluftverhältnisses.The combustion air ratio is adjusted in particular by adjusting the setpoint value already mentioned. It is therefore provided that when the threshold is reached by the second measurement to understand the target value within the first period of time to understand the differential value in the given direction and then over the second period of time at the speed in the same direction. The first measured value is then regulated to the desired value as part of the lambda control explained, namely by adjusting the combustion air ratio.

Grundsätzlich hängt die Richtung, in die das Verbrennungsluftverhältnis verstellt wird, von der Richtung ab, in welcher der zweite Messwert den Schwellenwert erreicht. Erreicht der zweite Messwert den Schwellenwert in einer ersten Richtung, beispielsweise von unten, so wird das Verbrennungsluftverhältnis in einer bestimmten ersten Richtung verstellt. Erreicht hingegen der zweite Messwert den Schwellenwert aus einer von der ersten Richtung verschiedenen zweiten Richtung, beispielsweise von oben, so wird das Verbrennungsluftverhältnis in eine der ersten bestimmten Richtung entgegengesetzte zweite bestimmte Richtung verstellt. Hierdurch ist eine sogenannte Eigenfrequenzregelung des Verbrennungsluftverhältnisses realisiert. Der hierzu notwendige Schwellenwert kann grundsätzlich auf beliebige Art und Weise gewählt werden, beispielsweise entspricht er einem Verbrennungsluftverhältnis von eins oder zumindest nahezu eins beziehungsweise einer entsprechenden Spannung der zweiten Lambdasonde.Basically, the direction in which the combustion air ratio is adjusted depends on the direction in which the second measured value reaches the threshold value. If the second measured value reaches the threshold value in a first direction, for example from below, the combustion air ratio is adjusted in a specific first direction. If, on the other hand, the second measured value reaches the threshold value from a second direction that is different from the first direction, for example from above, the combustion air ratio is adjusted in a second specific direction opposite to the first specific direction. As a result, a so-called natural frequency control of the combustion air ratio is implemented. The threshold value required for this can basically be chosen in any way, for example it corresponds to a combustion air ratio of one or at least almost one or a corresponding voltage of the second lambda probe.

Um eine hohe Genauigkeit der Lambdaregelung zu erzielen, ist es notwendig, den in dem Abgas vorliegenden Restsauerstoffgehalt in Form des Messwerts mit hoher Genauigkeit zu messen. Allerdings erkennt die Lambdasonde aufgrund ihrer dynamischen Eigenschaften eine Veränderung des Restsauerstoffgehalts in Richtung von Luftmangel rascher als eine Veränderung des Restsauerstoffgehalts in Richtung von Luftüberschuss. Diese Eigenschaft der Lambdasonde kann mit einer höheren Diffusionsgeschwindigkeit des Fettgasbestandteils H2 erklärt werden. Das geschilderte Verhalten der Lambdasonde ist besonders relevant bei einem Übergang des Restsauerstoffgehalts von Luftüberschuss nach Luftmangel oder umgekehrt. Ein solcher Lambdawechsel von mager (Luftüberschuss) nach fett (Luftmangel) wird von der Lambdasonde rascher erkannt als ein Lambdawechsel von Fett (Luftmangel) nach mager (Luftüberschuss).In order to achieve high accuracy of the lambda control, it is necessary to measure the residual oxygen content in the exhaust gas in the form of the measured value with high accuracy. However, due to its dynamic properties, the lambda probe detects a change in the residual oxygen content in the direction of a lack of air more quickly than a change in the residual oxygen content in the direction of an excess of air. This property of the lambda probe can be explained by a higher diffusion rate of the fat gas component H 2 . The behavior of the lambda probe described is particularly relevant when the residual oxygen content changes from excess air to insufficient air or vice versa. Such a lambda change from lean (excess air) to rich (lack of air) is recognized by the lambda probe more quickly than a lambda change from rich (lack of air) to lean (excess air).

Aus diesem Grund sollen im Rahmen der Erfindung diese unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde kompensiert werden. Anders ausgedrückt erfolgt eine Kompensation aufgrund des Unterschieds zwischen der Reaktionsgeschwindigkeit der Lambdasonde bei dem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftmangel und der Reaktionsgeschwindigkeit der Lambdasonde bei dem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftüberschuss. Das Kompensieren erfolgt durch ein Korrigieren des Messwerts der Lambdasonde anhand der Drehbeschleunigung der angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine. Unter der angetriebenen Welle ist eine Welle zu verstehen, welche während des Betriebs der Brennkraftmaschine angetrieben ist und hierbei insbesondere mit wenigstens einem Kolben der Brennkraftmaschine in antriebstechnischer Verbindung steht. Besonders bevorzugt wird als angetriebene Welle eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verwendet. Die angetriebene Welle kann selbstverständlich jedoch auch eine Nockenwelle, eine Ausgleichswelle oder dergleichen sein.For this reason, these different reaction speeds of the lambda probe are to be compensated within the scope of the invention. In other words, compensation takes place based on the difference between the reaction speed of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of a lack of air and the reaction speed of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of excess air. Compensation takes place by correcting the measured value of the lambda probe based on the rotational acceleration of the driven shaft of the internal combustion engine. The driven shaft is to be understood as meaning a shaft which is driven during the operation of the internal combustion engine and is in particular in drive connection with at least one piston of the internal combustion engine. A crankshaft of the internal combustion engine is particularly preferably used as the driven shaft. Of course, the driven shaft can also be a camshaft, a balancer shaft or the like.

Die Drehbeschleunigung der angetriebenen Welle gibt einen Hinweis auf das tatsächlich vorliegende Verbrennungsluftverhältnis. Insbesondere kann anhand der Drehbeschleunigung auf einen Unterschied zwischen den in unterschiedlichen Zylindern der Brennkraftmaschine vorliegenden Verbrennungsluftverhältnisse geschlossen werden. Die unterschiedlichen Verbrennungsluftverhältnisse in den Zylinder der Brennkraftmaschine liegen beispielsweise aufgrund eines alternierende Betriebs der Brennkraftmaschine bei Luftmangel und bei Luftüberschuss vor.The rotational acceleration of the driven shaft gives an indication of the actual combustion air ratio. In particular, based on the rotational acceleration, a difference between the combustion air ratios present in different cylinders of the internal combustion engine can be inferred. The different combustion air ratios in the cylinders of the internal combustion engine are due, for example, to alternating operation of the internal combustion engine when there is a lack of air and when there is excess air.

Insgesamt ist es also vorgesehen, den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas in Form des Messwerts zu messen und die Drehbeschleunigung der angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine festzustellen. Anschließend wird der Messwert unter Verwendung der Drehbeschleunigung korrigiert. Erst nachfolgend wird der Messwert zum Durchführen der Lambdaregelung herangezogen. Hierdurch kann eine besonders hohe Genauigkeit der Lambdaregelung erzielt werden, da die unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde Berücksichtigung finden.Overall, it is therefore intended to measure the residual oxygen content in the exhaust gas in the form of the measured value and to determine the rotational acceleration of the driven shaft of the internal combustion engine. The measured value is then corrected using the angular acceleration. Only then is the measured value used to carry out the lambda control. A particularly high degree of accuracy in the lambda control can be achieved as a result, since the different reaction speeds of the lambda probe are taken into account.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Drehbeschleunigung aus einer Drehzahl der angetriebenen Welle ermittelt wird. Bevorzugt wird die Drehzahl der Welle gemessen, insbesondere mittels eines Drehzahlsensors. Beispielsweise ist ein Geberrad mit der Welle antriebstechnisch gekoppelt, vorzugsweise sitzt es unmittelbar auf der Welle. Mit dem Geberrad wirkt ein Sensor zusammen, um eine Drehwinkelstellung der Welle zu ermitteln, insbesondere inkremental zu ermitteln. Mithilfe des Geberrads und des Sensors kann die Drehzahl der Welle unmittelbar gemessen werden. Aus der Drehzahl wird die Drehbeschleunigung ermittelt, nämlich durch Ableiten nach der Zeit. Hierdurch ist eine genaue Bestimmung der Drehbeschleunigung und entsprechend eine Korrektur des Messwerts mit hoher Genauigkeit möglich.A development of the invention provides that the rotational acceleration is determined from a speed of the driven shaft. The speed of the shaft is preferably measured, in particular by means of a speed sensor. For example, a sensor wheel is coupled to the shaft in terms of drive technology, and it is preferably seated directly on the shaft. A sensor interacts with the sensor wheel in order to determine a rotational angle position of the shaft, in particular to determine it incrementally. The speed of the shaft can be measured directly using the encoder wheel and the sensor. The rotational acceleration is determined from the speed, namely by deriving it from time. This enables the rotational acceleration to be determined precisely and the measured value to be corrected accordingly with a high level of accuracy.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Drehbeschleunigung für einen bestimmten Beschleunigungszeitraum unmittelbar nach einer Zündung in einem Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Die Brennkraftmaschine verfügt über wenigstens einen Zylinder, vorzugsweise über mehrere Zylinder. In dem Zylinder beziehungsweise in jedem der Zylinder ist ein Kolben angeordnet, der über eine Pleuelstange antriebstechnisch an die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine angebunden ist. Der Kolben ist in den Zylinder linear verlagerbar angeordnet. Eine Zylinderwand des Zylinders und der Kolben begrenzen daher gemeinsam einen Brennraum mit variablem Volumen.A development of the invention provides that the rotational acceleration is determined for a specific acceleration period immediately after ignition in a cylinder of the internal combustion engine. The internal combustion engine has at least one cylinder, preferably multiple cylinders. In the cylinder or in each of the cylinders, a piston is arranged, which is connected via a connecting rod to the crankshaft of the internal combustion engine in terms of drive technology. The piston is arranged to be linearly displaceable in the cylinder. A cylinder wall of the cylinder and the piston therefore jointly delimit a variable-volume combustion chamber.

In dem Brennraum beziehungsweise dem Zylinder wird periodisch das Kraftstoff-Luft-Gemisch verbrannt, um das Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Ab einer Zündung des Kraftstoff-Luft-Gemischs wirkt eine Kraft auf den Kolben, welche wiederum ein Drehmoment auf die Kurbelwelle bewirkt, sodass sich deren Drehgeschwindigkeit und entsprechend die Drehgeschwindigkeit der angetriebenen Welle verändert. Der für die Ermittlung des Verbrennungsluftverhältnisses des in dem Zylinder vorliegenden Kraftstoff-Luft-Gemischs relevante Zeitraum beginnt insoweit mit der Zündung. Aus diesem Grund ist es vorgesehen, die für die Korrektur des Messwerts der Lambdasonde verwendete Drehbeschleunigung in einem sich unmittelbar an die Zündung anschließenden Zeitraum zu ermitteln. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit der Korrektur und entsprechend der Lambdaregelung erzielt.The fuel-air mixture is periodically burned in the combustion chamber or the cylinder in order to generate the drive torque. Once the fuel-air mixture has ignited, a force acts on the piston, which in turn causes a torque on the crankshaft, so that its rotational speed and, correspondingly, the rotational speed of the driven shaft change. The period of time relevant for determining the combustion air ratio of the fuel/air mixture present in the cylinder begins with the ignition. For this reason, provision is made for the rotational acceleration used to correct the measured value of the lambda probe to be determined in a period of time immediately following ignition. This achieves a particularly high level of accuracy for the correction and, accordingly, for the lambda control.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass eine Drehbeschleunigungsdifferenz aus der Drehbeschleunigung und einer weiteren Drehbeschleunigung bestimmt wird, wobei die weitere Drehbeschleunigung unmittelbar nach einer Zündung in einem von dem Zylinder verschiedenen weiteren Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird, und wobei der Messwert der Lambdasonde anhand der Drehbeschleunigungsdifferenz korrigiert wird. Das Korrigieren des Messwerts erfolgt also nicht unmittelbar anhand der Drehbeschleunigung, sondern unter Verwendung einer von der Drehbeschleunigung abgeleiteten Größe, nämlich der Drehbeschleunigungsdifferenz. In die Korrektur fließt insoweit nicht lediglich die Drehbeschleunigung, sondern zusätzlich die weitere Drehbeschleunigung ein.A further development of the invention provides that a rotational acceleration difference is determined from the rotational acceleration and a further rotational acceleration, with the further rotational acceleration being determined immediately after ignition in a further cylinder of the internal combustion engine that is different from the cylinder, and with the measured value of the lambda probe being determined on the basis of the rotational acceleration difference is corrected. The measured value is therefore not corrected directly on the basis of the rotational acceleration, but using a variable derived from the rotational acceleration, namely the difference in rotational acceleration. In this respect, not only the rotational acceleration but also the further rotational acceleration flows into the correction.

Während die Drehbeschleunigung für den Zylinder vorliegt, nämlich in dem sich an die Zündung anschließenden Zeitraum, liegt die weitere Drehbeschleunigung für den weiteren Zylinder vor, hier für den sich an die weitere Zündung anschließenden Zeitraum. Aus der Drehbeschleunigung und der weiteren Drehbeschleunigung wird die Drehbeschleunigungsdifferenz berechnet. Üblicherweise liegt für denjenigen der Zylinder, in welchem das kleinere Verbrennungsluftverhältnis vorliegt, die größere Drehbeschleunigung vor und umgekehrt. Anhand der Drehbeschleunigungsdifferenz kann insoweit festgestellt werden, ob zwischen den Zylindern eine Abweichung in den Verbrennungsluftverhältnissen vorliegt. Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird eine besonders hohe Genauigkeit des Messwerts und folglich der Lambdaregelung erzielt.While the rotational acceleration for the cylinder is present, namely in the period of time following the ignition, the further rotational acceleration for the other cylinder is present, here for the period of time following the further ignition. The rotational acceleration difference is calculated from the rotational acceleration and the further rotational acceleration. The cylinder with the lower combustion air ratio usually has the greater rotational acceleration and vice versa. Based on the difference in rotational acceleration, it can be determined whether there is a deviation in the combustion air ratios between the cylinders. With the procedure described, a particularly high accuracy of the measured value and consequently of the lambda control is achieved.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Zylinder und der weitere Zylinder derart ausgewählt werden, dass sie in einer Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine unmittelbar aufeinanderfolgen. Unter der Zündreihenfolge ist die Reihenfolge zu verstehen, in welcher das Kraftstoff-Luft-Gemisch in den Zylindern der Brennkraftmaschine zur Zündung gebracht wird. Die Zündreihenfolge stimmt nicht notwendigerweise mit einer geometrischen Anordnung der Zylinder überein. Vorzugsweise werden die in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylinder derart betrieben, dass in einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine, während welchem in allen der Zylinder eine Zündung stattfindet, in einem der Zylinder bei der Zündung Luftmangel und in einem anderen der Zylinder Luftüberschuss vorliegt. Dies resultiert aus der vorstehend bereits beschriebenen Lambdaregelung beziehungsweise Eigenfrequenzregelung. Die beschriebene Vorgehensweise stellt wiederum eine hohe Genauigkeit des Messwerts sicher.A further development of the invention provides that the cylinder and the additional cylinder are selected in such a way that they follow one another directly in an ignition sequence of the internal combustion engine. The firing order is the order in which the fuel-air mixture in the cylinders of the internal combustion engine is ignited. The firing order does not necessarily correspond to a geometric arrangement of the cylinders. The cylinders that follow one another in the ignition sequence are preferably operated in such a way that in one working cycle of the internal combustion engine, during which ignition takes place in all of the cylinders, there is a lack of air in one of the cylinders during ignition and an excess of air in another of the cylinders. This results from the lambda regulation or natural frequency regulation already described above. The procedure described in turn ensures a high degree of accuracy of the measured value.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Messwert der Lambdasonde umso weiter in Richtung Luftüberschuss korrigiert wird, je größer die Drehbeschleunigungsdifferenz ist. Aufgrund der bereits beschriebenen Eigenschaften der Lambdasonde verschiebt sich der tatsächlich gemessene Messwert umso weiter in Richtung Luftmangel, je größer die Differenz zwischen den in den Zylindern der Brennkraftmaschine vorliegenden Verbrennungsluftverhältnissen ist. Ein Fehler in Richtung Luftüberschuss tritt nicht auf. Entsprechend erfolgt die Korrektur des Messwerts ausschließlich in Richtung Luftüberschuss und dies in Abhängigkeit von der Drehbeschleunigungsdifferenz. Je größer die Drehbeschleunigungsdifferenz ist, umso weiter wird der Messwert in Richtung des Luftüberschusses korrigiert. Ein konkreter Zusammenhang zwischen der Drehbeschleunigungsdifferenz und einem Korrekturwert, um welchen der Messwert in Richtung Luftüberschuss korrigiert wird, hängt von der Ausgestaltung der Antriebseinrichtung, insbesondere von der Lambdasonde ab und wird bevorzugt im Rahmen einer Kalibrierung ermittelt. Hierdurch wird eine besonders hohe Genauigkeit erzielt.A development of the invention provides that the measured value of the lambda probe is corrected further in the direction of excess air, the greater the difference in rotational acceleration. Due to the properties of the lambda probe already described, the measured value actually measured shifts further in the direction of air deficiency, the greater the difference between the combustion air ratios present in the cylinders of the internal combustion engine. An error in the direction of excess air does not occur. Accordingly, the measured value is corrected exclusively in the direction of excess air and this as a function of the difference in rotational acceleration. The greater the rotational acceleration difference, the further the measured value is corrected in the direction of the excess air. A specific relationship between the difference in rotational acceleration and a correction value by which the measured value is corrected in the direction of excess air depends on the configuration of the drive device, in particular on the lambda probe, and is preferably determined as part of a calibration. A particularly high level of accuracy is achieved as a result.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbrennungsluftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs alternierend auf Luftmangel und Luftüberschuss eingestellt wird. Eine solche Vorgehensweise ist insbesondere im Rahmen der Eigenfrequenzregelung vorgesehen. Das alternierende Einstellen auf Luftmangel und Luftüberschuss wird sich insbesondere auf das in den in der Zündreihenfolge aufeinanderfolgenden Zylindern vorliegende Verbrennungsluftverhältnis aus. Vorzugsweise liegt also, wie bereits erläutert, in einem der Zylinder Luftüberschuss und in einem anderen der Zylinder, der in der Zündreihenfolge unmittelbar auf den Zylinder folgt, Luftmangel vor. Bei einer solchen Betriebsweise zeigen sich die Vorteile des Korrigierens des Messwerts besonders deutlich.A development of the invention provides that the combustion air ratio of the fuel-air mixture is alternately adjusted to air deficiency and air excess. Such an approach way is provided in particular in the context of natural frequency control. The alternating adjustment to air deficiency and excess air will have an effect in particular on the combustion air ratio in the cylinders that follow one another in the ignition sequence. As already explained, there is preferably excess air in one of the cylinders and a lack of air in another of the cylinders, which immediately follows the cylinder in the firing order. With such a mode of operation, the advantages of correcting the measured value are particularly evident.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Verbrennungsluftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs derart eingestellt wird, dass in dem Zylinder Luftmangel und in dem weiteren Zylinder Luftüberschuss vorliegt. Dies entspricht dem bereits erläuterten alternierende Einstellen auf Luftmangel und Luftüberschuss und erlaubt eine besonders effektive Nachbehandlung des Abgases.A development of the invention provides that the combustion air ratio of the fuel-air mixture is adjusted in such a way that there is a lack of air in the cylinder and an excess of air in the other cylinder. This corresponds to the already explained alternating adjustment to air deficiency and air excess and allows a particularly effective after-treatment of the exhaust gas.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass als Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde verwendet wird. Auch hierauf wurde bereits eingegangen.A development of the invention provides that a broadband lambda probe is used as the lambda probe. This too has already been addressed.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei die Antriebseinrichtung über eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine verfügt und dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, mittels einer Lambdasonde einen den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas beschreibenden Messwert zu messen und das Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs anhand des Messwerts einzustellen. Dabei ist die Antriebseinrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet, zum Kompensieren unterschiedlicher Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftmangel und bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftüberschuss den Messwert der Lambdasonde anhand einer Drehbeschleunigung einer angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine zu korrigieren.The invention also relates to a drive device, in particular for carrying out the method according to the statements made within the scope of this description, the drive device having an internal combustion engine that generates exhaust gas and being provided and designed to use a lambda probe to measure and measure a measured value describing the residual oxygen content in the exhaust gas set the combustion air ratio of a fuel-air mixture used to operate the internal combustion engine based on the measured value. The drive device is also provided and configured to compensate for different reaction speeds of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of a lack of air and when the combustion air ratio is adjusted in the direction of excess air, by correcting the measured value of the lambda probe using a rotational acceleration of a driven shaft of the internal combustion engine.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren zu ihrem Betreiben können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a procedure or such a configuration of the drive device have already been pointed out. Both the drive device and the method for operating it can be further developed according to the statements made within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.

Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren 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. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausdrucksformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.The features and feature combinations described in the description, in particular the features and feature combinations described in the following description of the figures and/or shown in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. The invention is therefore also to be regarded as encompassing embodiments which are not explicitly shown or explained in the description and/or the figures, but emerge from the explained forms of expression or can be derived from them.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige

  • 1 ein Diagramm, in welchem ein Verlauf eines Verbrennungsluftverhältnisses eines zum Betreiben einer Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs und ein Verlauf eines mittels einer Lambdasonde gemessenen Messwerts sowie die entsprechenden Mittelwerte aufgetragen sind.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing, without the invention being restricted. It shows the only
  • 1 a diagram in which a curve of a combustion air ratio of a fuel-air mixture used to operate an internal combustion engine and a curve of a measured value measured by means of a lambda probe as well as the corresponding mean values are plotted.

Die 1 zeigt rein beispielhaft ein Diagramm, in welchem Verläufe 1, 2, 3 und 4 wiedergegeben sind. Jeder der Verläufe 1, 2, 3 und 4 zeigt ein Verbrennungsluftverhältnis beziehungsweise einen Restsauerstoffgehalt λ über der Zeit t. Der Verlauf 1 beschreibt das Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben einer Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs, also schlussendlich das Verhältnis zwischen Kraftstoff und Luft, die der Brennkraftmaschine zu deren Betreiben zugeführt werden. Es ist erkennbar, dass das Verbrennungsluftverhältnis zwischen Luftmangel und Luftüberschuss alterniert. Das bedeutet, dass die Brennkraftmaschine zeitweise mit einem Luftmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis und zeitweise mit einem Luftüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird, nämlich abwechselnd.the 1 shows purely by way of example a diagram in which curves 1, 2, 3 and 4 are reproduced. Each of curves 1, 2, 3 and 4 shows a combustion air ratio or a residual oxygen content λ over time t. Curve 1 describes the combustion air ratio of a fuel-air mixture used to operate an internal combustion engine, ie ultimately the ratio between fuel and air that is supplied to the internal combustion engine to operate it. It can be seen that the combustion air ratio alternates between lack of air and excess air. This means that the internal combustion engine is operated at times with a combustion air ratio corresponding to a lack of air and at times with a combustion air ratio corresponding to excess air, namely alternately.

Insbesondere ist es hierbei vorgesehen, dass dieses abwechselnde Betreiben bei Luftmangel und Luftüberschuss für in der Zündreihenfolge unmittelbar benachbarte Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. In einem bestimmten Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine wird also ein erster der Zylinder bei Luftmangel und ein in der Zündreihenfolge unmittelbar auf den ersten Zylinder folgender zweite Zylinder bei Luftüberschuss betrieben und so weiter. Der Verlauf 2 entspricht einem Verlauf des Mittelwerts des Verbrennungsluftverhältnisses über der Zeit. Es ist erkennbar, dass der Mittelwert bei einem stöchiometrischen Verbrennungsluftverhältnis liegt, also bei Lambda = 1,0.In particular, it is provided here that this alternating operation in the event of a lack of air and excess air is provided for cylinders of the internal combustion engine that are immediately adjacent in the ignition sequence. In a specific working cycle of the internal combustion engine, a first of the cylinders is operated with a lack of air and a second cylinder immediately following the first cylinder in the firing sequence with excess air, and so on. Curve 2 corresponds to a curve of the mean value of the combustion air ratio over time. It can be seen that the mean value is at a stoichiometric combustion air ratio, ie at lambda = 1.0.

Während des Betriebs der Brennkraftmaschine fällt Abgas an, welches in Richtung einer Außenumgebung abgeführt wird. Mittels einer Lambdasonde wird der Restsauerstoffgehalt des Abgases gemessen. Mithilfe der Lambdasonde wird also ein Messwert ermittelt, welcher den Restsauerstoffgehalt des Abgas beschreibt. Anhand dieses Messwerts wird das Verbrennungsluftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs im Rahmen einer Lambdaregelung eingestellt. Es ist erkennbar, dass auch der Messwert gemäß dem Verlauf 3 zwischen Luftmangel und Luftüberschuss alterniert. Es wird allerdings ebenso deutlich, dass eine Reaktionsgeschwindigkeit der Lambdasonde in Richtung Luftmangel größer ist als eine Reaktionsgeschwindigkeit der Lambdasonde in Richtung Luftüberschuss. Aus diesen unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten ergibt sich ein zeitlicher Mittelwert des Messwerts, welcher durch den Verlauf 4 angedeutet ist. Es wird deutlich, dass die unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde eine Abweichung des Messwerts und mithin des Mittelwerts bewirken, sodass der Mittelwert gemäß dem Verlauf 4 von dem Mittelwert gemäß dem Verlauf 2 abweicht.During the operation of the internal combustion engine, exhaust gas is produced, which is discharged in the direction of the outside environment. The residual oxygen content of the exhaust gas is measured using a lambda probe. With the help of the lambda probe, a measured value is determined which describes the residual oxygen content of the exhaust gas. Based on this measured value, the combustion air ratio of the fuel-air mixture is set as part of a lambda control. It can be seen that the measured value according to curve 3 also alternates between lack of air and excess air. However, it is also clear that a reaction speed of the lambda probe in the direction of a lack of air is greater than a reaction speed of the lambda probe in the direction of an excess of air. A mean value over time of the measured value results from these different reaction speeds, which is indicated by curve 4 . It is clear that the different reaction speeds of the lambda probe cause a deviation in the measured value and therefore in the mean value, so that the mean value according to curve 4 deviates from the mean value according to curve 2.

Zum Kompensieren dieser unterschiedlichen Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde ist es vorgesehen, eine Drehbeschleunigung einer angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine zu ermitteln, beispielsweise mittels eines der Welle zugeordneten Drehzahlsensors. Anhand der Drehbeschleunigung wird bestimmt, ob die Brennkraftmaschine mit einem Luftmangel entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis oder einem Luftüberschuss entsprechenden Verbrennungsluftverhältnis betrieben wird. Aufgrund dieser Erkenntnis erfolgt eine Korrektur des Messwerts. Zusammenfassend wird also der Messwert der Lambdasonde unter Verwendung der Drehbeschleunigung der angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine korrigiert.In order to compensate for these different reaction speeds of the lambda probe, provision is made for a rotary acceleration of a driven shaft of the internal combustion engine to be determined, for example by means of a speed sensor assigned to the shaft. The rotational acceleration is used to determine whether the internal combustion engine is being operated with a combustion air ratio corresponding to a lack of air or with a combustion air ratio corresponding to an excess of air. Based on this knowledge, the measured value is corrected. In summary, the measured value of the lambda probe is corrected using the rotational acceleration of the driven shaft of the internal combustion engine.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, für den ersten Zylinder die Drehbeschleunigung und für den zweiten Zylinder eine weitere Drehbeschleunigung zu ermitteln, sodass die Drehbeschleunigung für ein Luftmangel entsprechendem Verbrennungsluftverhältnis und die weitere Drehbeschleunigung für ein Luftüberschuss entsprechendem Verbrennungsluftverhältnis vorliegt. Aus der Drehbeschleunigung und der weiteren Drehbeschleunigung wird eine Drehbeschleunigungsdifferenz berechnet, also eine Differenz zwischen der Drehbeschleunigung und der weiteren Drehbeschleunigung. Diese Drehbeschleunigungsdifferenz wird zum Korrigieren des Messwerts der Lambdasonde verwendet. Vorzugsweise wird hierbei der Messwert der Lambdasonde umso weiter in Richtung Luftüberschuss korrigiert, je größer die Drehbeschleunigungsdifferenz ist.Provision is preferably made to determine the rotational acceleration for the first cylinder and a further rotational acceleration for the second cylinder, so that the rotational acceleration is present for a combustion air ratio corresponding to a lack of air and the further rotational acceleration for a combustion air ratio corresponding to excess air. A rotational acceleration difference is calculated from the rotational acceleration and the further rotational acceleration, ie a difference between the rotational acceleration and the further rotational acceleration. This rotational acceleration difference is used to correct the oxygen sensor reading. In this case, the measured value of the lambda probe is preferably corrected further in the direction of excess air, the greater the difference in rotational acceleration.

Mit der beschriebenen Vorgehensweise wird eine äußerst genaue Messung des Restsauerstoffgehalts in dem Abgas ermöglicht. Dies führt schlussendlich zu einer hochgenauen Durchführung der Lambdaregelung, sodass eine Abgasnachbehandlung besonders effektiv erfolgen kann.With the procedure described, an extremely precise measurement of the residual oxygen content in the exhaust gas is made possible. Ultimately, this leads to a highly precise implementation of the lambda control, so that exhaust gas aftertreatment can take place particularly effectively.

Bezugszeichenlistereference list

11
VerlaufCourse
22
VerlaufCourse
33
VerlaufCourse
44
VerlaufCourse

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Abgas erzeugenden Brennkraftmaschine, wobei mittels einer Lambdasonde ein den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas beschreibender Messwert gemessen wird und das Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs anhand des Messwerts eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zum Kompensieren unterschiedlicher Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftmangel und bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftüberschuss der Messwert der Lambdasonde anhand einer Drehbeschleunigung einer angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine korrigiert wird.Method for operating a drive device with an internal combustion engine that generates exhaust gas, a measured value describing the residual oxygen content in the exhaust gas being measured by means of a lambda probe and the combustion air ratio of a fuel-air mixture used to operate the internal combustion engine being adjusted on the basis of the measured value, characterized in that Compensating for different reaction speeds of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of a lack of air and when the combustion air ratio is adjusted in the direction of excess air, the measured value of the lambda probe is corrected using a rotational acceleration of a driven shaft of the internal combustion engine. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbeschleunigung aus einer Drehzahl der angetriebenen Welle ermittelt wird.procedure after claim 1 , characterized in that the rotational acceleration is determined from a speed of the driven shaft. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbeschleunigung für einen bestimmten Beschleunigungszeitraum unmittelbar nach einer Zündung in einem Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational acceleration for a specific acceleration period is determined immediately after ignition in a cylinder of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehbeschleunigungsdifferenz aus der Drehbeschleunigung und einer weiteren Drehbeschleunigung bestimmt wird, wobei die weitere Drehbeschleunigung unmittelbar nach einer Zündung in einem von dem Zylinder verschiedenen weiteren Zylinder der Brennkraftmaschine ermittelt wird, und wobei der Messwert der Lambdasonde anhand der Drehbeschleunigungsdifferenz korrigiert wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a rotational acceleration difference is determined from the rotational acceleration and a further rotational acceleration, the further rotational acceleration being determined immediately after ignition in a further cylinder of the internal combustion engine which is different from the cylinder, and the measured value of the lambda probe is corrected using the rotational acceleration difference. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder und der weitere Zylinder derart ausgewählt werden, dass sie in einer Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine unmittelbar aufeinanderfolgen.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the Cylinder and the other cylinder are selected in such a way that they follow one another directly in an ignition order of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Messwert der Lambdasonde umso weiter in Richtung Luftüberschuss korrigiert wird, je größer die Drehbeschleunigungsdifferenz ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the greater the difference in rotational acceleration, the further the measured value of the lambda probe is corrected in the direction of excess air. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsluftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs alternierend auf Luftmangel und Luftüberschuss eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion air ratio of the fuel-air mixture is set alternately to air deficiency and air excess. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbrennungsluftverhältnis des Kraftstoff-Luft-Gemischs derart eingestellt wird, dass in dem Zylinder Luftmangel und in dem weiteren Zylinder Luftüberschuss vorliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the combustion air ratio of the fuel-air mixture is set in such a way that there is a lack of air in the cylinder and an excess of air in the other cylinder. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Lambdasonde eine Breitbandlambdasonde verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a broadband lambda probe is used as the lambda probe. Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung über eine Abgas erzeugende Brennkraftmaschine verfügt und dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, mittels einer Lambdasonde einen den Restsauerstoffgehalt in dem Abgas beschreibenden Messwert zu messen und das Verbrennungsluftverhältnis eines zum Betreiben der Brennkraftmaschine verwendeten Kraftstoff-Luft-Gemischs anhand des Messwerts einzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebserrichtung weiter dazu vorgesehen und ausgestaltet ist, zum Kompensieren unterschiedlicher Reaktionsgeschwindigkeiten der Lambdasonde bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftmangel und bei einem Verstellen des Verbrennungsluftverhältnisses in Richtung Luftüberschuss den Messwert der Lambdasonde anhand einer Drehbeschleunigung einer angetriebenen Welle der Brennkraftmaschine zu korrigieren.Drive device, in particular for carrying out the method according to one or more of the preceding claims, wherein the drive device has an exhaust-gas-generating internal combustion engine and is provided and designed to use a lambda probe to measure a measured value describing the residual oxygen content in the exhaust gas and to operate the combustion air ratio the fuel-air mixture used in the internal combustion engine on the basis of the measured value, characterized in that the drive unit is also provided and designed to compensate for different reaction speeds of the lambda probe when the combustion air ratio is adjusted in the direction of a lack of air and when the combustion air ratio is adjusted in the direction of excess air To correct the measured value of the lambda probe based on a rotational acceleration of a driven shaft of the internal combustion engine.
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Citations (2)

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US4271798A (en) 1978-10-27 1981-06-09 The Bendix Corporation Alternate closed loop control system for an air-fuel ratio controller
US20140345584A1 (en) 2013-05-23 2014-11-27 Ford Global Technologies, Llc Exhaust gas sensor controls adaptation for asymmetric degradation responses

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