在传感器未准备就绪时调节催化器存储器填充状态的方法和控制设备技术

本发明专利技术涉及一种用于调节在内燃机（10）的废气中的催化器（26）的废气组分存储器的填充的方法，其中当该第一废气传感器（32）准备就绪时，废气组分存储器的实际填充状态（

【技术实现步骤摘要】
在传感器未准备就绪时调节催化器存储器填充状态的方法和控制设备
本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分用于调节在内燃机的废气中的催化器的废气组分存储器的填充的方法。在其装置方面，本专利技术涉及一种根据独立的装置权利要求的前序部分的控制装置。
技术介绍
这种用于作为废气组分的氧气的方法和控制装置分别由DE10339063A1所公开。在已知的方法和控制装置中，当该第一废气传感器准备就绪时，废气组分存储器的实际填充状态利用第一路径模型来确定，在催化器上游伸入到废气流中并且检测废气组分的浓度的第一废气传感器的信号被供给至第一路径模型。在空气燃料混合物在汽油机中未完全燃烧的情况下，除了氮气N2、二氧化碳CO2和水H2O之外，还会排出大量燃烧产物，其中的碳氢化合物HC、一氧化碳CO和氮氧化物NOx在法律上受到限制。适用的机动车废气临界值根据当今的技术水平仅能够利用催化式的废气后处理来予以遵守。通过使用三元催化器能够转化上述有害成分。在三元催化器中，同时较高的HC、CO和NOx的转化率仅能够在一个较窄的Lambda范围中实现，该Lambda范围在化学计量运行点附近（Lambda=1），即所述的催化器窗口。为了在催化器窗口中运行三元催化器，在现代的发动机控制系统中通常使用Lambda控制，该Lambda控制以布置在三元催化器之前和之后的Lambda传感器的信号为基础。为了控制空气量Lambda——空气量Lambda是内燃机的燃料/空气比例组成的量度——在三元催化器之前的废气的氧气含量利用布置在那里的在前的废气传感器进行测量。根据这个测量值，所述控制修正以基础值为形式由预控制功能预先给定的燃料量或者喷射脉冲宽度。在这个预控制的范畴中，待喷射的燃料量的基础值根据例如内燃机的转速和负载进行预先给定。对于更精确的控制来说，附加地在三元催化器的下游的废气的氧气浓度利用另一废气传感器来检测。这个在后的废气传感器的信号被用于引导控制，该引导控制在三元催化器之前与基于在前的废气传感器的信号的Lambda控制相叠加。作为布置在三元催化器之后的废气传感器，通常使用阶跃Lambda传感器，其在Lambda=1时具有非常陡峭的特性曲线，并且因此能够非常准确地显示出Lambda=1（汽车技术手册：KraftfahrtechnischesTaschenbuch,23版,524页）。除引导控制之外——该引导控制通常仅仅调节与Lambda=1的较小的偏差，并且设计地较为缓慢，在当今的发动机控制系统中通常具有一种功能，该功能根据与Lambda=1的较大的偏差以Lambda预控制的形式负责：快速地再次达到催化器窗口，这例如在具有滑行运行停止的阶段之后是重要的，在该阶段中，三元催化器被加载以氧气。这对NOx转化产生不利影响。由于三元催化器的氧气存储能力，在三元催化器之后仍然能够在若干秒内存在Lambda=1，此后在三元催化器之前调节浓或稀的Lambda。三元催化器的暂时存储氧气的特性被充分利用，以便在三元催化器之前暂时地补偿与Lambda=1的偏差。如果在三元催化器之前在较长时间内存在Lambda不等于1，那么在三元催化器之后也出现相同的Lambda，如果氧气填充状态在Lambda>1（氧气过量）时超过了氧气存储能力或者如果在三元催化器中在Lambda<1时不再存储氧气。在此时刻，在三元催化器之后的阶跃Lambda传感器也示出了催化器窗口的离开。直至此时，在三元催化器之后的Lambda传感器的信号然而并没有指出前述的突破（突破是指离开催化器窗口），并且基于这个信号的引导控制通常反应比较晚，使得燃料计量不再能够及时地在突破之前作出反应。其结果是，出现了升高的尾气管排放。当前的控制理念因此具有缺点，它借助于在三元催化器之后的阶跃Lambda传感器的电压只能够较晚地才识别出催化器窗口的离开。作为基于在三元催化器之后的Lambda传感器的信号的控制的替代方案的是三元催化器的平均氧气填充状态的控制。这个平均填充状态虽然是不可测量的，但是能够根据前述的DE10339063A1通过计算来进行建模。三元催化器然而是指一种复杂的、非线性的、具有时变的路径参数的路径。此外，所测量的或者模型化的用于三元催化器的模型的输入量通常具有不确定性。因此，普遍适用的催化器模型一般不在发动机控制系统中使用，该普遍适用的催化器模型能够在不同的运行状态中（例如在不同的发动机运行点或者在不同的催化器老化阶段）足够准确地描述三元催化器的行为。
技术实现思路
本专利技术与现有技术的区别在于权利要求1和独立的装置权利要求中的特定技术特征。在本专利技术中，用于第一控制回路的Lambda额定值通过Lambda额定值预控制来预先给定，并且当第一废气传感器未准备就绪时，将第一废气传感器的信号的替代信号供给至路径模型，并且替代信号在Lambda额定值预控制中作为Lambda额定值的初始值被使用。三元催化器的填充状态的控制基于布置在三元催化器之前的废气传感器的信号具有下述优点：前述的催化器窗口的离开能够比在引导控制的情况下更早地被识别——该引导控制基于布置在三元催化器之后的废气传感器的信号，使得催化器窗口的离开能够通过空气燃料混合物的及时有针对性的修正予以抵消。在这个关系中，本专利技术实现了在内燃机起动之后以及在第一废气传感器故障的情况下进一步改进的对存储在催化器容积中的氧气量的预控制或者调节，利用该预控制或者调节能够较早地识别并且阻止催化器窗口的离开。通过本专利技术，填充状态的预控制和调节能够在尽可能早的有意义的时刻被激活。上述激活尤其是仍在达到下述废气传感器的运行准备就绪之前进行，该废气传感器并非强制需要用于预控制和调节。废气传感器在冷启动之后并未直接准备就绪，因为它们对于其功能来说必须具有最低温度，该最低温度在冷启动时还并不存在。类似的适用于催化器。然而，催化器通常比废气传感器更早地达到其运行准备就绪温度，并且因此能够较早地转化废气中的有害物质，当废气具有合适的组成时。开始填充控制的最早有意义的时刻因此是例如下述时刻，在该时刻催化器达到了其运行准备就绪温度。本专利技术通过激活尤其是三元催化器的填充的基于模型的控制的预控制在第一废气传感器达到运行准备就绪之前就已经实现了对催化器的填充的调节，该激活基于第一废气传感器的信号的替代信号。尽管利用替代信号的预控制的准确性通常并不像准备就绪的第一废气传感器的信号一样高，但是催化器能够比未激活的预控制更好地在激活的催化器窗口中运行。由此，能够比以在前的废气传感器的准备就绪为前提的现有技术更早地进行极为有效的废气清洁。由此能够在内燃机起动之后以及在第一废气传感器故障的情况下减小尾气管排放。此外，本专利技术同时比现有的控制理念提供了更加平稳的填充状态储备，这在动态的干扰下有利地发挥作用。排放能够由此被减小。更加严格的法规要求能够利用用于三元催化器的较小的花费来予以满足。优选的实施方式的特征在于，作为第一废气传感器的信号的替代信号，使用出自内燃机的燃料/空气混合物组成的预控制的Lambda信号。...

【技术保护点】
1. 用于调节在内燃机（10）的废气中的催化器（26）的废气组分存储器的填充的方法，其中当该第一废气传感器（32）准备就绪时，废气组分存储器的实际填充状态（

【技术特征摘要】
20181227 DE 102018251719.31.用于调节在内燃机（10）的废气中的催化器（26）的废气组分存储器的填充的方法，其中当该第一废气传感器（32）准备就绪时，废气组分存储器的实际填充状态（）利用第一路径模型（100）来求取，在催化器（26）上游伸入到废气流中并且检测废气组分的浓度的第一废气传感器（32）的信号(被供给至第一路径模型（100），其特征在于，用于第一控制回路（22,32,128,130,132）的Lambda额定值（）通过Lambda额定值预控制来预先给定，并且当第一废气传感器（32）未准备就绪时，第一废气传感器（32）的信号的替代信号被供给至所述路线模型（100），并且该替代信号在Lambda额定值预控制中作为用于Lambda额定值（）的初始值来使用。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，出自内燃机的燃料/空气混合物组成的预控制的Lambda信号作为第一废气传感器（32）的信号的替代信号来使用。


3.根据权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，第一控制回路（22,32,128,130,132）的Lambda额定值（）通过Lambda额定值预控制来预先给定，并且该Lambda额定值预控制被设置用于，将用于Lambda额定值的初始值通过与第一路径模型（100）相同的第二路径模型（100'）转换为虚拟的填充状态（），将该虚拟的填充状态（）与由额定值给出器（118,120）所给出的用于填充状态（）的额定值进行比较，并且将Lambda额定值根据比较结果迭代地进行改变，当该比较结果给出在填充状态的额定值与虚拟的填充状态之间的区别时，该区别大于预先规定的程度，并且不改变Lambda额定值，当比较结果没有给出在填充状态的额定值与虚拟的填充状态（之间的区别时。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定实际填充状态（）与预先确定的额定填充状态（）的偏差，并且通过填充状态调节器（124）来处理Lambda额定值-校正值，形成基础Lambda额定值与Lambda额定值-校正值的和，并且将该和用于形成一校正值，利用该校正值来影响至内燃机（10）的至少一个燃烧室（20）的燃料计量。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，废气组分涉及氧气，在第一控制回路（22,32,128,130,132）中进行Lambda控制，在该Lambda控制中，第一废气传感器（32）的信号(被处理，并且Lambda额定值（）在第二控制回路(22,32,100,122,124,126,128,132,22)中形成，并且其中填充状态调节偏差作为利用第一催化器模型（100）进行建模的填充状态(与经过滤的填充状态额定值()之...

【专利技术属性】
技术研发人员：M法伊，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE