用於校正電壓‑λ特徵曲線的方法與流程
2023-12-03 12:43:31 3
本發明涉及一種用於在與參考電壓-λ特徵曲線偏差時通過適配來校正布置在內燃機的排氣通道中的兩點式λ探測器的電壓-λ特徵曲線的方法。
背景技術：
為了優化當今內燃機中的有害物質排放，使用排氣傳感器來調節燃燒過程和排氣再處理，包括雙點式λ探測器和/或寬帶式λ探測器。所述優化以以下為前提：通過探測器可靠地且準確地求取測量參量。在此，決定性因素是物理測量的參量與待求取的、通常通過特徵曲線存在的測量參量之間的明確的相互關係。特徵曲線相對於參考特徵曲線例如由於公差或者通過老化引起的移位可能導致以數倍增大的損害物質排放。
這尤其適於兩點式λ探測器、也稱作階躍探測器或內恩斯特探測器，如果其用於持續的λ調節。其電壓-λ特徵曲線在濃(fett)區與淡(mager)區(λ＝1)之間的過渡中具有階躍並且在其他方面相對平地延伸。因此，兩點式λ探測器通常基本上在內燃機以燃料過剩的運行時的濃的排氣(λ1)之間進行區分。然而，通過λ特徵曲線的線性化也能夠藉助比寬帶式λ探測器更成本有利的兩點式λ探測器實現在催化器之前至少在限制的λ區域中的持續的λ調節。由於相當平的特徵曲線變化過程，這以在探測器的整個壽命上與參考電壓-λ特徵曲線的良好的一致性為前提。否則，調節的精度不足夠並且可能發生不允許地高的發射。
該前提條件通常不滿足。取而代之，實際的電壓-λ特徵曲線通過多種疊加效果相對於參考電壓-λ特徵曲線移位。因此，在催化器之前大多藉助具有調節到λ＝1的兩點式調節來使用兩點式λ探測器。但這具有以下不利：在運行模式——對於所述運行模式需要淡的或濃的空氣燃料混合物(例如催化器診斷或部件保護)——中，目標λ僅僅預控制地達到，但不能被調節。
由DE 10 2010 211 687A1已知一種用於識別偏差的方法並且由DE 10 2012 211 683A1已知一種用於相對於相應的參考電壓-λ特徵曲線校正布置在內燃機的排氣通道中的兩點式λ探測器的λ特徵曲線的方法。在那裡尤其描述，能夠如何識別並且補償兩點式探測器的在催化器之前的實際λ特徵曲線與參考電壓-λ特徵曲線的恆定的特徵曲線偏移或者由溫度決定的偏差。因此，藉助兩點式λ探測器能夠實現持續的λ調節。
然而，所述方法以以下為前提：必須相繼地經歷確定的馬達運行條件，直至第一次發生了偏差的完全補償(「初適配(Uradaption)」)。特別地，在所述初適配完成並且如所設置那樣的持續的λ調節能夠實現之前，行駛特性(Fahrprofil)必須包含具有空氣過剩(例如推動關斷)的階段以及具有對於一定時間恆定的馬達轉速和負載的階段。在不利的行駛特性中，初適配可能延遲，從而在這種情形中持續的λ調節的優點稍後才生效。依靠持續的λ調節的功能則可能被鎖止。同樣，依靠持續的λ調節的診斷在車輛生命周期開始時可能達不到由立法者要求的運行頻度。
技術實現要素：
因此，本發明的任務是，提出一種用於校正布置在內燃機的排氣通道中的兩點式λ探測器的電壓-λ特徵曲線的方法，藉此確保，能夠儘可能快地實現持續的λ調節。
所述任務藉助權利要求1的特徵來解決。在此設置，在內燃機沒有運行時實施適配，其中，在輸送加熱功率的情況下檢查兩點式λ探測器的與溫度相關的標稱值。因此，根據本發明的方法已經自第一次馬達啟動起允許特徵曲線移位的適配，從而在車輛的第一次投入運行時已經能夠實現持續的λ調節。通過這種方式，能夠在開始時應用依靠持續的λ調節的功能，例如催化器診斷或者部件保護。這又在該領域中與行駛特性無關地在車輛生命周期開始時引起更少的有害物質排放以及更少的燃料消耗。此外，改善診斷的運行頻度，所述診斷與持續的λ調節相關。
在此有利地設置，在適配的第一步驟中與電壓和λ無關地檢查電壓-λ特徵曲線的由溫度決定的移位並且在標稱值的偏差時校正該移位。這能夠實現由溫度決定的特徵曲線移位的與其他方法步驟無關的適配，與在開始時所述的文獻DE 10 2010 211 687A1和DE 10 2012 211 683A1中不同。特別地，事先不需要在λ1點的移位方面以及在恆定的電壓偏移方面的先前檢查，這允許在馬達停止時的由溫度決定的特徵曲線移位的識別。如果在適配的第二步驟中基於與溫度相關的移位的校正求取並且校正電壓-λ特徵曲線的電壓偏移，則特徵曲線的適配更全面並且到達更高的精度。
如果在控制裝置中存儲所述第一步驟的和所述第二步驟的校正值並且在所述內燃機的運行期間使用所述校正值用於所述由溫度決定的移位的和/或所述電壓偏移的將來校正，則所述校正值可以隨時考慮用於持續的λ調節。此外，所述校正值在需要時直接或在進一步處理之後作為初始化值提供給用於適配的其他方法，所述其他方法例如用於合理性驗證。在此，控制裝置優選集成到馬達控制裝置中。
符合目的的是，檢測探測器內阻作為與溫度相關的標稱值。
如果根據兩點式λ探測器的探測器內阻-溫度特徵曲線檢查到由溫度決定的移位，則這能夠實現與電壓-λ特徵曲線無關的檢查並且必要時由溫度決定的特徵曲線移位的校正。
在根據本發明的方法的一種有利的變型方案中設置，在第一步驟中：
快速加熱兩點式λ探測器並且如此調節探測器加熱，使得達到用於探測器內阻的標稱值，
求取加熱功率，所述加熱功率對於兩點式λ探測器在探測器內阻的標稱值時的運行是必需的，
將實際需要的加熱功率與存儲在控制裝置中的參考加熱功率值進行比較並且構成相應的加熱功率差，
根據所述加熱功率差求取用於加熱功率調節的期望值校正，所述期望值校正構成第一步驟的校正值，並且
將探測器加熱調節到經校正的期望值上。
所述快速加熱以儘可能無水的系統為前提，以便排除兩點式λ探測器的通過熱衝擊的損害。因此，所述方法在第一次馬達啟動之前的應用在此也是有利的。所求取的加熱功率是對於兩點式λ探測器的溫度的間接度量，其中，對此也可以考慮另一參量、例如加熱電壓或者直接通過溫度傳感器測量的探測器溫度。存儲在控制裝置中的參考加熱值例如可以由特徵曲線得出。此外，在此也可以考慮多個參考值。這當第一步驟以探測器內阻的不同標稱值重複時例如是有意義的。因此，不同的值對可以由尤其一個探測器內阻-溫度特徵曲線均衡。這也允許對於移位的不同原因、例如外圍設備中的不同的部件公差的考慮。所求取的期望值校正的目標是，調節兩點式λ探測器的所需要的標稱溫度。
優選設置，在第二步驟中：
測量探測器電壓，並且
將實際測量的探測器電壓與存儲在控制裝置中的參考值進行比較並且構成相應的電壓差，所述電壓差構成第二步驟的校正值。
通過在由溫度決定的移位的校正之後實施所述步驟的方式，以高的可能性僅僅還需校正恆定的電壓偏移。第二步驟當馬達沒有直接事先運行的時候優選實施，以便還沒有例如過多的剩餘排氣或者水位於測量容積中。
通過涉及在淡分支以及濃分支中相同、至少在量值上恆定的電壓偏移的方式，可能的是，在高的空氣過剩時進行探測器電壓的測量。因此，也能夠與λ1移位無關地實施第二步驟。
為了提高持續的λ調節的精度，有利地設置，在內燃機的隨後運行期間合理性驗證第一步驟的和第二步驟的存儲在控制裝置中的校正值。為此，例如可以考慮在開始時所述文獻(DE 10 2010 211 687和DE 10 2012 211 683A1)中描述的方法。
此外，對於根據本發明的方法的快速且獨立的實施而言有利的是，與λ1點的移位無關地實現適配。
如果在車輛安裝的結束時、在內燃機的第一次運行之前實施所述適配，則存在用於實施所述方法的能夠非常好地復現的條件。這主要涉及限定的周圍環境條件和排氣管中的空氣過剩。尤其可以從冷的且無水的排氣系統出發。初適配例如能夠集成到本來設置在流水線末端的安裝測試中，在所述安裝測試中加熱兩點式λ探測器。但也可以設置，在稍後的車輛生命周期中重複根據本發明的適配，以便例如合理性驗證或者優化先前的適配。尤其可以設置，在λ探測器的更換時重複所述適配。在此符合目的的是，將適配或者重複與適合的接通條件耦合，所述接通條件尤其確保探測器在加熱時不被損壞並且存在對於特徵曲線移位的識別和校正適合的周圍環境條件。
根據本發明的方法能夠有利地在催化器之前以及之後用於兩點式λ探測器。所述適配也能夠在安裝之間已經發生，然而其中，沒有考慮外圍設備，兩點式λ探測器在安裝之後嵌入到所述外圍設備中。
附圖說明
以下根據實施例參考附圖進一步闡述本發明。附圖示出：
圖1：技術上的周圍環境的示意圖，在所述周圍環境中可以應用所述方法，
圖2：用於理想的和偏差的兩點式λ探測器的探測器內阻-溫度圖，以及
圖3：兩點式λ探測器的電壓-λ圖。
具體實施方式
圖1示意性示出技術上的周圍環境，其中，可以應用根據本發明的方法。通過進氣通道11給實施為汽油馬達的內燃機10輸送燃燒空氣。在此，燃燒空氣的空氣量可以藉助進氣通道11中的進氣測量裝置12來確定。所輸送的空氣量用於在待預控制的λ值時摻雜的燃料量的確定以及排氣參數、例如排氣量、體積流量或排氣速度的確定。內燃機10的排氣通過排氣通道17引導，在所述排氣通道中布置有催化器16。此外，在排氣通道17中在催化器16之前布置有第一λ探測器15並且在催化器16之後布置有第二λ探測器18，所述第一λ探測器的和所述第二λ探測器的信號輸送給馬達控制裝置14。馬達控制裝置14此外與進氣測量裝置12連接並且根據輸送給所述進氣測量裝置的數據來確定可以通過燃料測量裝置13輸送給內燃機10的燃料量。此外，在馬達控制裝置14中在根據本發明的方法的實施時存儲用於適配的所求取的校正值並且進行特徵曲線移位的校正。對於根據本發明的方法所需要的參考特徵曲線和/或參考特徵值同樣存儲在馬達控制裝置14中，以便所述馬達控制裝置充當在根據本發明的方法中所需要的控制裝置。符合目的的是，在此沒有示出的探測器加熱裝置同樣與馬達控制裝置14連接並且通過所述馬達控制裝置來調節。
圖2示出第一λ探測器15的電阻/溫度圖20，其中，也可以相似地示出第二λ探測器18的電阻/溫度圖，其具有溫度軸線24(在此為橫坐標)和電阻軸線21(在此為縱坐標)。第一探測器內阻-溫度特徵曲線22相應於在無公差的情況下的新的λ探測器的理想特徵曲線，所述理想特徵曲線因此是參考特徵曲線。第二探測器內阻-溫度特徵曲線23相應於新的兩點式λ探測器的特徵曲線，所述特徵曲線通過部件公差向上移位。同樣，所述特徵曲線也可能向下移位。如果具有第一探測器內阻-溫度特徵曲線22的兩點式λ探測器調節到標稱電阻值25上、即探測器內阻的標稱值上，則達到第一溫度26。在具有第二探測器內阻-溫度特徵曲線23的兩點式λ探測器的情況下得到第二溫度27，其與第一溫度26向上偏差並且因此導致有錯誤地確定的λ值，因為所述λ值具有溫度相關性。
在圖3中示出具有λ軸線32和電壓軸線31的電壓-λ圖30。一方面，描繪在沒有公差的情況下的理想的兩點式λ探測器的參考電壓-λ特徵曲線35。另一方面，示出以儘可能恆定的電壓偏移移位的電壓-λ特徵曲線36，如其可以通過部件公差得到的那樣。在濃區33和淡區34之間，特徵曲線在變化過程中具有階躍狀的變化。
通過根據本發明的方法的第一步驟，現在能夠根據在圖2中示出的相互關係求取，第二溫度27在調節到標稱電阻值25時與第一溫度26偏差多遠。基於此，校正探測器加熱的加熱功率，使得將來達到第一溫度26。因此，校正電壓-λ特徵曲線的由溫度決定的特徵曲線移位。
隨後，根據在圖3中示出的電壓-λ特徵曲線進行根據本發明的方法的第二步驟。在此，在高的空氣過剩下在淡區34中、例如在周圍環境空氣的情況下測量並且校正電壓-λ特徵曲線36與參考電壓-λ特徵曲線35之間的電壓偏移。因為約自λ>5起幾乎不再存在在電壓-λ特徵曲線的斜率方面的變化，所以在該區域中準確的λ值不太重要。因此，根據本發明的方法與λ1移位無關地並且尤其在馬達停止時應用。通過這種方式，可以提供用於兩點式λ探測器的特徵曲線移位的與內燃機的運行無關的適配的方法。