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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine stromaufwärts oder in einem Abgaskatalysator angeordneten Abgassonde, deren Messsignal charakteristisch ist fur einen Restsauerstoffgehalt des an ihr vorbei stromenden Abgases.
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Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie moglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem die Schadstoffemissionen verringert werden, die wahrend der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen. Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschadliche Stoffe umwandeln. Zu diesem Zweck werden Abgaskatalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschadliche Stoffe umwandeln. Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen wahrend der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch den Abgaskatalysator setzen ein sehr prazise eingestelltes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.
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Darüber hinaus existieren auch immer strengere Vorschriften bezüglich der Diagnose schadstoffrelevanter Komponenten. So haben dynamisch langsame Abgassonden einen negativen Einfluss auf die Schadstoffemissionen. Insofern ist eine Erkennung von dynamisch langsamen Abgassonden ein wichtiges Element zur Erfüllung gesetzlicher Vorschriften, wie der On-Board-Diagnosevorschriften (OBD). Bislang war das Augenmerk im Hinblick auf die Vorschriften zur On-Board-Diagnose auf symmetrisch gealterten Sonden, das heißt die Dynamik der fett-mager und mager-fett Richtung haben sich nicht wesentlich unterschieden. Neuere OBD-Vorschriften fordern nun auch ein Erkennen von asymmetrisch gealterten Abgassonden. Hier wird angenommen, dass die Dynamikverschlechterung nur in einer Richtung wirkt, die andere Richtung hingegen noch ein nominales Verhalten aufweist. Einhergehend mit einer asymmetrisch gealterten Abgassonde ergibt sich eine deutliche Verschlechterung der Schadstoffemissionen aufgrund einer Mittellagenverschiebung des Gemisches. Diese basiert auf Unterschieden zwischen gemessenem und erwartetem Verlauf der Luftzahl während der Zwangsanregung. Hierauf reagiert die Lambdaregelung und verschiebt die Gemischmittellage entsprechend der Asymmetrie.
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Aus v. Basshuysen, R.; Schäfer, F. [Hrsg.]: Handbuch Verbrennungsmotor, Braunschweig/Wiesbaden, Vieweg, 2002, zweite Auflage, S. 559 bis 561, ISBN: 3-528-13933-1 ist eine Lambda-Regelung für Verbrennungsmotoren bekannt. Der Restsauerstoffgehalt des Abgases wird anhand einer stromaufwärts eines Katalysators angeordneten Abgassonde erfasst. Das dort beschriebene Verfahren sieht vor, im Regulärbetrieb eine vorgegebene Luftzahl mit einer Zwangsanregung zu beaufschlagen und anhand der Regelabweichung zwischen Luftzahl und gemessenen Restsauerstoffgehalt ein das Gemisch beeinflussendes Stellgerät anzusteuern.
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In der
DE 10 2008 001 579 A1 wird eine Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik einer Breitband-Lambdasonde, welche in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und welche in einem Regelkreis eines Regelalgorithmus eingebunden ist, der in einer Motorelektronik hinterlegt ist und mit dem das Luft-Kraftstoff-Behältnis der Brennkraftmaschine regelbar ist, beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass die Motorelektronik so ausgebildet ist, dass der Regelalgorithmus während eines Diagnosezeitraums auf eine Zweipunkt-Lambdaregelung umgeschaltet wird und dass aus der sich einstellenden Periodendauer des Lambdasignals oder einer Reglerstellgröße auf die Dynamik der Breitband-Lambdasonde schließbar ist.
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In der
DE 102 60 721 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose der dynamischen Eigenschaften einer Lambdasonde, die wenigstens zeitweilig zu einer zylinderindividuellen Lambdaregelung verwendet wird, beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass wenigstens eine Stellgröße der Lambdaregelung erfasst und mit einer vorgebbaren maximalen Schwelle verglichen wird und im Falle des Überschreitens der maximalen Schwelle das dynamische Verhalten der Lambdasonde im Hinblick auf die Einsatzfähigkeit für die zylinderindividuelle Lambdaregelung als nicht ausreichend bewertet wird.
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Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine zu schaffen, das beziehungsweise die einen Beitrag leistet zu einem emissionsarmen Betrieb der Brennkraftmaschine.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine stromaufwärts oder in einem Abgaskatalysator angeordneten Abgassonde, deren Messsignal charakteristisch ist für einen Restsauerstoffgehalt des an ihr vorbeistromenden Abgases. Bei einem Regularbetrieb wird eine Luftzahl vorgegeben mit einer vorgegebenen Zwangsanregung für den Regulärbetrieb beaufschlagt und durch entsprechendes Ansteuern zumindest eines das Gemisch beeinflussenden Stellgerats eingestellt.
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Bei einem Diagnosebetrieb wird die Luftzahl vorgegeben, mit einer vorgegebenen ersten Zwangsanregung für den Diagnosebetrieb beaufschlagt und durch entsprechendes Ansteuern zumindest eines das Gemisch beeinflussenden Stellgeräts eingestellt.
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Die erste Zwangsanregung für den Diagnosebetrieb weist eine verringerte Periodendauer im Vergleich zu der Zwangsanregung für den Regularbetrieb auf. Mindestens ein Kennwert des Verlaufs des Messsignals wird ermittelt. Abhangig von dem mindestens einen Kennwert und dem jeweiligen vorgegebenen Referenzkennwert wird ein Dynamikkennwert ermittelt. Das Vorgehen ermöglicht ein besonders einfaches Ermitteln des Dynamikkennwertes der somit representativ ist für die Dynamik des Messsignalverhaltens der Abgassonde. Daruber hinaus kann eine Diagnosezeit optimiert werden im Hinblick darauf, dass eine Auswertung des Verlaufs des Messsignals im Hinblick auf das Ermitteln des Kennwertes des Verlaufs des Messsignals asynchron zu der Erregung erfolgen kann und zu jedem Zeitpunkt innerhalb einer Periode der ersten Zwangsanregung gestartet und nach ganzzahligen Perioden beendet werden kann. Daruber hinaus hat es sich gezeigt, dass auch insbesondere hochfrequente Störungen nur einen geringen Einfluss insbesondere keinen Einfluss haben.
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Die Periodendauer der zweiten Zwangsanregung fur den Diagnosebetrieb liegt beispielsweise im Bereich von einem Drittel bis zu einem Fünftel im Vergleich zu der Zwangsanregung fur den Regularbetrieb.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kennwert des Verlaufs des Messsignals ein Dämpfungskennwert. Da der Dämpfungskennwert charakteristisch ist fur ein Dämpfungsverhalten der Abgassonde ist dieser besonders geeignet und präzise zum Charakterisieren der Dynamik des Messsignalverhaltens.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Kennwert des Verlaufs des Messsignals ein Mittelwertkennwert. Der Mittelwertkennwert wird somit abhangig von einer Mittelwertbildung des Messsignals der Abgassonde oder eines von ihm abgeleiteten Signals ermittelt. Der Mittelwertkennwert ist insbesondere charakteristisch fur ein asymmetrisches Messsignalverhalten des Messsignals der Abgassonde und somit besonders geeignet zum Erkennen von Asymmetrien im Messsignalverhalten der Abgassonde, welches eine zwingende Anforderung aktueller OBD-Vorschriften ist.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Dynamikkennwert ein Regelparameter eines Lambdareglers angepasst. Auf diese Weise kann in dem regulären Betrieb ein Beitrag geleistet werden, dass trotz Veranderungen des Dynamikverhaltens des Messsignals der Brennkraftmaschine noch eine möglichst geringe Schadstoffemission sichergestellt werden kann und zwar durch eine entsprechende präzise Einstellung der Luftzahl in dem tatsächlich zugemessenen Gemisch.
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Gemaß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhangig von dem Dynamikkennwert auf einen Fehler der Abgassonde erkannt. Auf diese Weise kann so besonders prazise eine fehlerhafte Abgassonde erkannt werden und dann auch entsprechende Maßnahmen eingeleitet werden, wie beispielsweise ein Austausch der Abgassonde.
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Gemaß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine stromaufwarts oder in einem Abgaskatalysator angeordneten Abgassonde, deren Messsignal charakteristisch ist für einen Restsauerstoffgehalt des an ihr vorbeiströmenden Abgases.
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Bei einem Regulärbetrieb wird eine Luftzahl vorgegeben, mit einer vorgegebenen Zwangsanregung für den Regularbetrieb beaufschlagt und durch entsprechendes Ansteuern zumindest eines das Gemisch beeinflussenden Stellgeräts eingestellt.
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In einem Diagnosebetrieb wird eine Luftzahl vorgegeben, mit einer vorgegebenen zweiten Zwangsanregung fur den Diagnosebetrieb beaufschlagt und durch entsprechendes Ansteuern zumindest eines das Gemisch beeinflussenden Stellgeräts eingestellt. Die zweite Zwangsanregung für den Diagnosebetrieb weist eine erhohte Periodendauer im Vergleich zu der Zwangsanregung für den Regulärbetrieb auf. Diese liegt beispielsweise im Bereich von dem Drei- bis Funffachen im Vergleich zu der Zwangsanregung fur den Regularbetrieb.
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Eine rekonstruierte Zwangsanregung wird abhangig von dem Verlauf des Messsignals der Abgassonde in Antwort auf die Vorgabe der Luftzahl mit der zweiten Zwangsanregung ermittelt. Abhangig von der rekonstruierten Zwangsanregung und der vorgegebenen zweiten Zwangsanregung wird ein Verzogerungskennwert ermittelt. Auf diese Weise kann eine Verzögerungszeit im Messsignal der Abgassonde besonders prazise ermittelt werden, die großer ist als die Periodendauer der Zwangsanregung für den Regulärbetrieb.
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Auch auf diese Weise kann eine Diagnosezeit optimiert werden, insbesondere da die Auswertung des periodischen Messsignals asynchron zur Erregung erfolgen kann und zu jedem Zeitpunkt innerhalb einer Periode gestartet werden kann und nach ganzzahligen Perioden beendet werden kann. Daruber hinaus hat sich auch gezeigt, dass hochfrequente Störungen das Ergebnis nur unwesentlich oder gar nicht beeinflussen. Darüber hinaus ist eine Auswertung im Gegensatz zu anderen Vorgehensweisen nicht nur an diskreten Punkten innerhalb der Periode moglich. Darüber hinaus kann durch eine gleichzeitige Zuhilfenahme verschiedener Signalinformationen insbesondere des Messsignals ein Beitrag für insbesondere eine Diagnose verschiedener Fehlersymptome, so insbesondere symmetrisch, asymmetrisch Verzögerungszeit, Ansprechzeitdauer und dergleichen, innerhalb eines einzigen Diagnosebetriebs erfolgen.
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Darüber hinaus konnen der erste und zweite Aspekt besonders vorteilhaft auch miteinander kombiniert sein und so der Dynamikkennwert und auch der Verzögerungskennwert zeitlich nahe hintereinander ermittelt werden durch einfaches Umschalten der Zwangsanregung auf die vorgegebene erste beziehungsweise zweite Zwangsanregung. Dadurch ist die Funktionalitat deutlich einfacher zu applizieren und weniger störanfällig. Ferner kann so auch die zum Durchführen benötigte Zeitdauer kurz gehalten werden.
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Daruber hinaus wird durch das Ändern der Frequenz der Zwangsanregung für den Diagnosebetrieb anstelle einer Veranderung einer Pulsamplitude der Zwangsanregung der Signal/Rauschabstand erhöht. Auf diese Weise kann eine zuverlassigere Bestimmung des Dynamikkennwertes beziehungsweise des Verzogerungskennwertes durchgeführt werden und die Beeinflussung der Emissionen wahrend des Diagnosebetriebs gering gehalten werden.
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Gemaß einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts wird abhangig von einer Phasenverschiebung zwischen der rekonstruierten Zwangsanregung und der vorgegebenen zweiten Zwangsanregung der Verzögerungskennwert ermittelt. Auf diese Weise kann der zweite Verzögerungskennwert besonders einfach und präzise ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird abhängig von dem Verzogerungskennwert ein Regelparameter eines Lambdareglers angepasst oder abhängig von den Verzogerungskennwert auf einen Fehler der Abgassonde erkannt. Dies hat die korrespondierende Vorteile zu der korrespondierenden Ausgestaltung des ersten Aspekts.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine und eine zugeordnete Steuervorrichtung,
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2 ein Blockdiagramm einer Lambdaregelung, die insbesondere in der Steuervorrichtung ausgebildet ist,
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3 ein Ablaufdiagramm eines Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird und
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4 Signalverlaufe.
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Elemente gleicher Konstruktion und Funktion sind figurenübergreifend mit dem Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Eine Brennkraftmaschine umfasst einen Ansaugtrakt, einen Motorblock, einen Zylinderkopf und einen Abgastrakt 1 (1). Der Ansaugtrakt umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe, ferner einen Sammler und ein Saugrohr, das hin zu einem Zylinder uber einen Einlasskanal in den Motorblock gefuhrt ist. Der Motorblock umfasst ferner eine Kurbelwelle, welche über eine Pleuelstange mit dem Kolben des Zylinders gekoppelt ist.
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Der Zylinderkopf umfasst einen Ventilantrieb mit einem Gaseinlassventil und einem Gasauslassventil. Er umfasst ferner ein Einspritzventil 2 und vorzugsweise eine Zündkerze. Alternativ kann das Einspritzventil 2 auch in einem Saugrohr angeordnet sein.
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In dem Abgastrakt 1 ist ein Abgaskatalysator 3 angeordnet, der bevorzugt als Drei-Wege-Katalysator ausgebildet ist. Ferner ist optional in dem Abgastrakt 1 ein weiterer Abgaskatalysator 5 angeordnet, der als NOX-Katalysator ausgebildet ist.
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Eine Steuervorrichtung 7 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedenen Messgroßen erfassen und jeweils den Wert der Messgroße ermitteln. Die Steuervorrichtung 7 ist dazu ausgebildet, abhängig von mindestens einer der Messgroßen Stellgrößen zu ermitteln, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellgeräte umgesetzt werden, insbesondere zum Steuern deren Stellantriebe, die auf Stellglieder der Stellgeräte einwirken.
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Die Steuervorrichtung 7 kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Brennkraftmaschine bezeichnet werden.
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Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber, ein Luftmassensensor, welcher einen Luftmassenstrom MAF stromaufwarts der Drosselklappe erfasst, ein Temperatursensor, welcher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor, ein Kurbelwellenwinkelsensor, welcher einen Kurbelwellenwinkel einer Kurbelwelle erfasst und dem dann eine Drehzahl N zugeordnet wird.
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Ferner ist eine Abgassonde 9 vorgesehen, die stromaufwärts des Abgaskatalysators 3 oder gegebenenfalls auch in dem Abgaskatalysator 3 angeordnet ist. Das Messsignal MS1 der Abgassonde 9 ist repräsentativ für einen Restsauerstoffgehalt des an ihr vorbei strömenden Abgases und ist so charakteristisch fur das Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders und stromaufwärts der Abgassonde 9 vor der Oxidation des Kraftstoffs und somit reprasentativ fur eine erfasst Luftzahl LAM_AV.
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Gegebenenfalls kann stromabwärts der Abgassonde 9 eine weitere Abgassonde 11 in oder stromabwärts des Abgaskatalysators 3 angeordnet sein, die ebenfalls einen Restsauerstoffgehalt des an ihr vorbei stromenden Abgases erfasst. Die Abgassonde 9 ist bevorzugt eine lineare Lambdasonde. Die weitere Abgassonde 11 ist bevorzugt eine binare Lambdasonde, sie kann jedoch grundsatzlich auch eine lineare Lambdasonde sein. Entsprechendes gilt fur die Abgassonde 9.
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Je nach Ausfuhrungsform kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusatzliche Sensoren vorhanden sein. Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe, die Gaseinlass- und Gasauslassventile, das Einspritzventil 2 oder die Zündkerze.
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Die Brennkraftmaschine kann gegebenenfalls selbstverständlich mehrere Zylinder umfassen, denen dann gegebenenfalls auch entsprechende Stellantriebe und gegebenenfalls Sensoren zugeordnet sind.
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Ein Blockdiagramm einer Lambdaregelung, die mittels der Steuervorrichtung 7 ausgebildet ist, ist in der 2 dargestellt.
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Eine vorgegebene Luftzahl LAM_SP_RAW kann in einer besonders einfachen Ausgestaltung fur einen regulären Betrieb fest vorgegeben sein. Bevorzugt wird sie beispielsweise abhangig von dem aktuellen Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, wie einem Homogen- oder Schichtbetrieb und/oder abhängig von Betriebsgroßen der Brennkraftmaschine ermittelt.
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Ein Block B1 ist dazu ausgebildet, eine Zwangsanregung ZWA für einen Regulärbetrieb zu ermitteln, die bevorzugt in Form eines periodischen rechteckformigen Signals ausgebildet ist, das um einen neutralen Wert oszilliert. Er ist ferner dazu ausgebildet in einem Diagnosebetrieb eine erste und/oder zweite Zwangsanregung für den Diagnosebetrieb zu erzeugen. Ausgangsseitig einer Summierstelle S1 wird eine vorgegebene zwangsangeregte Luftzahl LAM_SP zur Verfugung gestellt.
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Die vorgegebene zwangsangeregte Luftzahl LAM_SP ist einem Block B2 zugeführt, der eine Vorsteuerung beinhaltet und einen Lambdavorsteuerfaktor LAM_FAC_PC abhangig von der vorgegebenen zwangsangeregten Luftzahl LAM_SP erzeugt.
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Einer dritten Summierstelle S3 ist eine erfasste Luftzahl LAM_AV zugeführt, die abhangig von dem Messsignal MS1 der Abgassonde 9 ermittelt wird. Abhängig von der vorgegebenen zwangsangeregten Luftzahl LAM_SP und der erfassten Luftzahl LAM_AV wird in der dritten Summierstelle S3 durch Bilden einer Differenz eine Regeldifferenz D_LAM ermittelt.
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Die Regeldifferenz D_LAM ist Eingangsgroße eines Blocks B12, in dem ein Lambda-Regler ausgebildet ist und zwar bevorzugt als PII2D-Regler. Die Stellgroße des Lambda-Reglers des Blocks B12 ist ein Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB.
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Ferner ist ein Block B14 vorgesehen, in dem abhangig von einer Last LOAD und der vorgegebenen zwangsangeregten Luftzahl LAM_SP eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF ermittelt wird. Bevorzugt ist die Last LOAD in diesem Fall eine in den jeweiligen Brennraum des jeweiligen Zylinders einströmende Luftmasse pro Arbeitsspiel.
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In einer Multiplizierstelle M1 wird eine korrigierte zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR durch Bilden des Produkts der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF, des Lambdavorsteuerfaktors LAM_FAC_PC und des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_FB ermittelt. Das Einspritzventil 2 wird dann entsprechend zum Zumessen der korrigierten zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR angesteuert.
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Ein Programm ist in einem Speicher der Steuervorrichtung 11 gespeichert und wird, insbesondere unter Nutzung eines Prozessors, während des Betriebs der Steuervorrichtung 11 und somit der Brennkraftmaschine abgearbeitet. Das Programm wird in einem Schritt S1 (3) gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
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Ein Start kann beispielsweise erfolgen, wenn eine vorgegebene Zeitdauer oder auch Betriebsdauer seit dem letzten Start des Programms vergangen ist und/oder eine vorgegebene Fahrstrecke zwischenzeitlich zuruckgelegt wurde oder eine sonstige Bedingung erfullt ist.
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Mit dem Start des Programmes beginnt ein Diagnosebetrieb. In einem Schritt S3 wird eine vorgegebene erste Zwangsanregung ZWA1 fur den Diagnosebetrieb vorgegeben, die ebenso wie die Zwangsanregung ZWA fur den Regularbetrieb bevorzugt beispielsweise eine rechteckformige Signalform aufweist. Die anderweitig vorgegebene Luftzahl LAM_SP_RAW wird mit der ersten Zwangsanregung ZWA1 beaufschlagt und wird so zu der zwangsangeregten Luftzahl LAM_SP.
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In einem Schritt S5 wird ein Dämpfungskennwert DKW ermittelt und zwar insbesondere nach der im Schritt S5 angegebenen Rechenvorschrift. Dabei bezeichnet T0 eine Periodendauer der ersten Zwangsanregung ZWA1, INT einen Integraloperator, wobei der danach stehende Term integriert wird über die entsprechende Zeitdauer, bezüglich der das Integral normiert wird. Die Zeitdauer, über die integriert wird, beträgt in diesem Fall beispielsweise vier aufeinanderfolgende Periodendauern T0.
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In einem Schritt S7 wird ein Mittelwertkennwert MKW mittels der dort angegebenen Berechnungsvorschrift ermittelt. Auch in diesem Fall erfolgt eine Integration über vier Periodendauern T0.
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In einem Schritt S9 wird dann ein Dynamikkennwert DYNKW abhängig von dem Dämpfungskennwert DKW, einem vorgegebenen Referenzdämpfungskennwert DKWREF, dem Mittelwertkennwert MKW und einem Referenzmittelwertkennwert MKWREF ermittelt. Der Referenzdämpfungskennwert DKWREF und der Referenzmittelwertkennwert MKWREF sind insbesondere so vorgegeben, dass sie jeweilige Werte eines Referenzabgassensors für den Betrieb mit der ersten Zwangsanregung ZWA1 aufweisen. Ein solcher Referenzsensor kann auch als Nominal-Abgassonde bezeichnet werden, die insbesondere einen Neuzustand aufweist.
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Die erste Zwangsanregung ZWA1 für den Diagnosebetrieb weist eine geringere Periodendauer als diejenige der Zwangsanregung ZWA für den Regulärbetrieb auf, so beispielsweise zwischen einem Drittel und einem Fünftel der Periodendauer der Zwangsanregung ZWA für den Regulärbetrieb.
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In einem Schritt S11 wird eine zweite Zwangsanregung ZWA2 fur den Diagnosebetrieb vorgegeben, deren Periodendauer größer ist als die Zwangsanregung ZWA für den Regularbetrieb und so beispielsweise den Drei- bis Funffachen Wert einnimmt.
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Die anderweitig vorgegebene Luftzahl LAM_SP_RAW wird mit der zweiten Zwangsanregung ZWA2 beaufschlagt und durch entsprechendes Ansteuern zumindest eines des Gemisch beeinflussenden Stellgerats eingestellt.
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In einem Schritt S13 wird eine rekonstruierte Zwangsanregung ZWAREK abhängig von dem Verlauf MS1 des Messsignals der Abgassonde 9 ermittelt. Dazu wird beispielsweise das Messsignal MS1 oder der von ihm abgeleitete Verlauf der erfassten Luftzahl LAM_AV geeignet gefiltert, differenziert und wieder zu dem Zwangsanregungssignal rekonstruiert, das insbesondere eine rechteckförmige Signalform aufweist.
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Zum Ermitteln der Phasenverschiebung erfolgt beispielsweise auch eine Hochpassfilterung des Verlaufs der erfassten Luftzahl LAM_AV und dann ein Vergleich jeweils gleichartiger Flanken, so beispielsweise der steigenden Flanken. Durch eine Hochpassfilterung kann eine Phasenruckdrehung um 90° geeignet erfolgen. Ein möglicher Fehler, der durch eine Filterung erfolgt, kann geeignet kompensiert werden, da dies durch Versuche vorab ermittelt werden kann.
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In einem Schritt S15 wird ein Verzogerungskennwert VKW ermittelt und zwar abhangig von der zweiten Zwangsanregung ZWA2 und der rekonstruierten Zwangsanregung ZWAREK, wobei dazu bevorzugt eine Phasenverschiebung zwischen der rekonstruierten Zwangsanregung ZWAREK und der vorgegebenen zweiten Zwangsanregung ZWA2 ermittelt wird.
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In einem Schritt S17 wird abhangig von dem Dynamikkennwert DYNKW und/oder dem Verzogerungskennwert VKW gegebenenfalls auf einen Fehler ERR der Abgassonde 9 erkannt. Dabei wird genutzt, dass der Dynamikkennwert DYNKW für die Dynamik der Abgassonde 9 reprasentativ ist und beispielsweise dann, wenn der Dynamikkennwert abhängig von dem Dämpfungskennwert DKW und dem Referenzdämpfungskennwert DKWREF ermittelt wird, eine Aussage getroffen werden kann, ob eine Verzögerungszeit sich vorgegeben verändert hat und somit insbesondere eine symmetrische Veränderung, insbesondere langsameres Signalverhalten, des Messsignals MS1 der Abgassonde ergibt.
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Wenn der Dynamikkennwert DYNKW abhängig von dem Mittelwertkennwert MKW und dem Referenzmittelwertkennwert MKWREF ermittelt wird, so kann insbesondere anhand einer Mittelwertverschiebung eine asymmetrische Veränderung erkannt werden. Dabei können auch beide Vorgehensweisen kombiniert werden und/oder auch mehrere Dynamikkennwerte DYNKW ermittelt werden.
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Mittels des Verzögerungskennwertes VKW können insbesondere Verzogerungen, so genannte Delays, größer als die Periodendauer der Zwangsanregung ZWA für den Regularbetrieb erkannt werden. Es kann somit dann sehr zuverlassig ein Fehler ERR der Abgassonde erkannt werden. Daruber hinaus kann in dem Schritt S17 auch abhangig von dem Dynamikkennwert DYNKW und/oder dem Verzögerungskennwert VKW ein Eingriff in die Lambdaregelung erfolgen. So kann beispielsweise bei dem Lambdaregler ein I-Anteil davon abhängig geeignet angepasst werden.
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In einem Schritt S19 wird das Programm dann beendet.
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In 4 sind verschiedene Signalverlaufe beim Durchfuhren des Diagnosebetriebs dargestellt. So ist der Verlauf der vorgegebenen zwangsangeregten Luftzahl LAM_SP der, der hinsichtlich seiner Signalform zu der ersten Zwangsanregung ZWA1 für den Diagnosebetrieb korrespondiert. Ferner ist die erfasste Luftzahl LAM_AV aufgetragen über die Zeit. Daruber hinaus sind die entsprechend ermittelten Dampfungskennwerte DKW und Mittelwertkennwerte MKW dargestellt, wobei auch hier jeweils eine Integration uber vier Periodendauern T0 erfolgt, also beispielsweise von dem Beginn der Periode 4 bis zu dem Ende der Periode 7. Der Verlauf der Signale der 4 ist beispielsweise für eine symmetrisch gealterte Abgassonde dargestellt.