[发明专利]用于运行内燃机的方法以及设定成用于实施该方法的控制器

说明书

技术领域

本发明涉及用于运行内燃机的方法，其中，将由内燃机产生的排气引导通过布置在排气通道中的三元催化器(3-Wege-Katalysator)。

背景技术

在内燃机中可使用用于λ调节的方法，以便降低有害排气排放到环境中。为此，在内燃机的排气设备中可布置至少一个催化器。为了将催化器保持在最优的运行点中，必需借助于λ调节如此控制内燃机的混合物制备，使得至少在平均值方面得到尽可能处在1.0附近的所调节的λ值。为了产生测量信号，在内燃机的排气设备中可布置有λ探测器。

现有技术尤其应用以下说明的两种调节方法中的一种。

在图2中示出了一种调节方法，其例如通常应用在使用阶跃λ探测器的情况下。上方的曲线关于时间显示了探测器信号，而下方的曲线关于时间显示了调节器干涉。如果探测器信号与预定的阈限(例如450mV)相交，这在此相应于化学计量学的点(在此在时间t1、t2和t3时)，利用探测器改变调节器的方向。在调节时不继续使用或利用信号在相应的阈限之上或之下的走向，而是与此无关地预控地进行调整，通常通过确定的P分量和I分量进行调整，其又可取决于其他的参数，例如运行点。

在该方法中不利的是相对缓慢的调节速度，因为在调节阈限之上或之下将不继续考虑绝对的信号值，并且因此即使更大的混合偏差仅仅以事先确定的调节速度来修正。此外，不利的是转换频率相对很高并且基本上仅由直至探测器的对象运行时间(Streckenlaufzeit)和探测器无感时间确定。因此，不存在这样的可能性，即，限定地预定进入到下游的催化器中或从中排出的氧气，从而限制了催化器的转化效率。

在图3中示出了一种调节方法，例如其通常应用在使用带有即使在化学计量学的点之外也很精确的λ信号的探测器(即通常宽带λ探测器)的情况下(探测器信号的λ实际值：粗的深色曲线；在探测器处的λ理论值：细的深色曲线；调节器的调整参数：粗的浅色曲线；马达的λ理论值：细的矩形曲线)。调制通过改变λ理论值来调整。由在理论值和测得的实际值之间的差确定调节偏差，将其输送给合适的调节器(例如PID调节器)。如果不是将马达的理论值用于差额计算，而是在考虑到对象运行时间的情况下使马达的理论值的走向与探测器的位置相关并且将该值用作在探测器位置处的理论值，则发生考虑对象特性(Streckenverhalten)。

在该方法中有利的是：可精确地调整期望的λ值，并且调节器具有快速的调节速度。不利的是：当所存储的对象特性与实际的对象动态性不一致时，可出现调节器的过冲和燃料－空气混合物的更强烈的波动。例如，当探测器由于老化或毒化而在动态方面更迟缓时，则为这种情况。这在图4中示例性地进行了示出(探测器信号的λ实际值：粗的深色曲线；调节器的调整参数：粗的浅色曲线；马达的λ理论值：细的矩形曲线)。在此，探测器信号比在图3中的情况明显更迟缓。因此，在时刻t1，当探测器信号达到理论值时，调节器值已经显著改变并且结果在调节器中和在λ值方面出现过冲(时刻t2)，并且仅在一定的延迟的情况下才可稳定地调整理论值(时刻t3)。这对于下游的催化器的效率来说是不利的，也就是说导致提高的排放物，在燃料－空气比方面的更大的波动的情况下这还可引起马达的可感觉到的颤抖。

当由阶跃λ探测器的信号确定λ信号时，根据图3的调节器还具有其他的缺点。在图5中示出了阶跃λ探测器的典型的特性曲线。识别出有阶跃区域，即有很大的信号改变的区域，在该区域中λ=1。目前的探测器在该阶跃区域中比在纯富或纯贫的区域中动态反应更迟缓。因此，由阶跃探测器信号计算的λ信号在混合物在λ=1的区域中在富的排气和贫的排气之间变化时具有时间上的延迟。这在图4中可在时刻t4识别出。该特性还在这种调节器类型中在调节器值方面和因此在λ值方面导致过冲，如在时刻t5示出的那样，带有以上说明的缺点。备选地，调节参数可与在λ=1的点中的降低的动态性相匹配，然而，调节器那时在λ=1的区域之外的区域中可明显比其实际可能的情况更迟缓。

从文献DE 10 2006 049 656 A1中已经已知一种方案，即可如何将在图3中示出的方法的优点引导到带有在化学计量学的点之外的区域中在信号和实际的混合物成分之间的不准确的关系的探测器(即例如阶跃探测器)中，在其中根据现有技术应用在图2中示出的方法。在此说明了：当不仅超过或低于信号阈值而且附加地还超过或低于用于由探测器信号导出的参数的阈值时，如何在那时正好进行调节器方向的转换。由此可以一定的精度引起限定的到催化器中的氧气输入或从催化器的氧气排出，且由此提高催化器的转化效率。然而还是存在混合偏差的缓慢的调节的缺点。