DE102008001213A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors Download PDFInfo
- Publication number
- DE102008001213A1 DE102008001213A1 DE102008001213A DE102008001213A DE102008001213A1 DE 102008001213 A1 DE102008001213 A1 DE 102008001213A1 DE 102008001213 A DE102008001213 A DE 102008001213A DE 102008001213 A DE102008001213 A DE 102008001213A DE 102008001213 A1 DE102008001213 A1 DE 102008001213A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- gas sensor
- output signal
- internal combustion
- dynamics
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1493—Details
- F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
- F01N11/007—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/025—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1432—Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
- F02D41/1441—Plural sensors
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors, welcher in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und mit welchem über einen Regelkreis eine Kenngröße des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasgemischs geregelt wird. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass während eines Diagnosezeitraums eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleiteten Reglerstellgröße für die Kenngröße oder ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals des Abgassensors zur Diagnose ausgewertet und in einem Auswertealgorithmus auf die Dynamik des Abgassensors geschlossen wird. Damit kann eine Verbesserung der On-Board-Diagnose der Dynamik des Abgassensors erzielt werden und insbesondere Lambdasonden, die eine Verlangsamung ihres Ansprechverhaltens aufweisen, frühzeitig detektiert werden.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors, welcher in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und mit welchem über einen Regelkreis eine Kenngröße des der Brennkraftmaschine zugeführten Gasgemischs geregelt wird.
- Eine Lambdaregelung, in Verbindung mit einem Katalysator, ist heute das wirksamste Abgasreinigungsverfahren für den Ottomotor. Erst im Zusammenspiel mit derzeit verfügbaren Zünd- und Einspritzsystemen können sehr niedrige Abgaswerte erzielt werden.
- Besonders wirkungsvoll ist der Einsatz eines Dreiwege- oder Selektiv-Katalysators. Dieser Katalysator hat die Eigenschaft, Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid und Stickoxide bis zu mehr als 98% abzubauen, falls der Motor in einem Bereich von etwa 1% um das stöchiometrische Luft-Kraftstoff-Verhältnis mit λ = 1 betrieben wird. Dabei gibt der Lambdawert an, wieweit das tatsächlich vorhandene Luft-Kraftstoff-Gemisch von dem Wert λ = 1 abweicht, der einem zur vollständigen Verbrennung theoretisch notwendigen Massenverhältnis von 14,7 kg Luft zu 1 kg Benzin entspricht, d. h. der Lambdawert ist der Quotient aus zugeführter Luftmasse und theoretischem Luftbedarf. Bei Luftüberschuss ist λ > 1 (mageres Gemisch). Bei Kraftstoffüberschuss ist λ < 1 (fettes Gemisch).
- Bei einer Lambdaregelung wird grundsätzlich das jeweilige Abgas gemessen und die zugeführte Kraftstoffmenge entsprechend dem Messergebnis beispielsweise mittels eines Einspritzsystems sofort korrigiert.
- Als Messfühler werden Lambdasonden verwendet, die einerseits als so genannte Zweipunkt-Lambdasonde oder Sprungsonde und andererseits als stetige Lambdasonde oder Breitband-Lambdasonde ausgeführt sein können. Die Wirkung dieser Lambdasonden beruht in an sich bekannter Weise auf dem Prinzip einer galvanischen Sauerstoff-Konzentrationszelle mit einem Festkörperelektrolyt. Die Kennlinie einer Zweipunkt-Lambdasonde weist bei λ = 1 einen sprungartigen Abfall der Sondenspannung auf. Daher erlaubt eine Zweipunkt-Lambdasonde, die üblicherweise direkt hinter dem Abgaskrümmer angebracht ist, im Wesentlichen nur die Unterscheidung zwischen fettem und magerem Abgas. Eine Breitband-Lambdasonde erlaubt dagegen die exakte Messung des Lambdawertes im Abgas in einem weiten Bereich um λ = 1 herum. Beide Lambdasonden-Typen bestehen aus einem keramischen Sensorelement, einem Schutzrohr, sowie aus Kabeln, einem Stecker und den Verbindungen zwischen diesen Elementen. Das Schutzrohr besteht aus einem oder mehreren Metallzylindern mit Öffnungen. Durch diese tritt Abgas durch Diffusion oder Konvektion ein und gelangt an das Sensorelement. Die Sensorelemente der beiden Lambdasonden-Typen sind dabei unterschiedlich aufgebaut.
- Wesentlich für den schadstoffarmen Betrieb der Brennkraftmaschine ist eine schnelle Regelung der Abgaszusammensetzung auf den vorgegebenen Lambda-Wert. Dies gilt insbesondere auch für Brennkraftmaschinen mit Einzelzylinder-Regelung, bei denen das Luft-Kraftstoff-Gemisch auf Basis des Signals der gemeinsamen Lambdasonde für jeden einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine individuell eingestellt wird. Dazu muss die Lambda-Messung mit einer hohen zeitlichen Auflösung erfolgen, um die bei der Lambdasonde ankommenden, aufeinander folgenden Abgasvolumen der verschiedenen Zylinder in ihrer Zusammensetzung bestimmen und einem jeweiligen Zylinder zuordnen zu können.
- Neben den gewählten Regelparametern des Lambda-Regelkreises und den Streckenparametern bestimmt die Dynamik der Lambdasonde die Geschwindigkeit des Regelkreises. Dabei ist im Neuzustand die Dynamik der Lambdasonden auch für eine Einzelzylinder-Regelung mit einer für alle Zylinder gemeinsamen Lambdasonde in einem gemeinsamen Abgaskanal ausreichend. Aufgrund von Alterungseffekten können sich die dynamischen Eigenschaften der Lambdasonden jedoch dahingehend verändern, dass die zeitliche Auflösung der Bestimmung der Abgaszusammensetzung nicht mehr ausreichend ist, was zu einer erhöhten Schadstoffemission führt. Liegt diese außerhalb der gesetzlichen Vorgaben, ist im Rahmen der On-Board-Diagnose der Brennkraftmaschine die mangelnde Dynamik der Lambdasonde festzustellen und eine entsprechende Fehler meldung vorzusehen. In vielen Ländern verlangen die gesetzlichen Vorschriften für Kraftfahrzeuge, dass im Motorsteuergerät eine solche Diagnose implementiert sein muss, die bei einer Verlangsamung der Lambdasonde, die zum Überschreiten eines festgelegten Schadstoffgrenzwertes führt, eine Fehlerlampe anschaltet. In den USA ist die zu überwachende dynamische Kenngröße präzisiert als die so genannte Response-Time, d. h. die Zeit zwischen einer Änderung der Sauerstoff- bzw. Fettgaskonzentration im Abgas an der Sonde und der entsprechenden Änderung des Sondensignals.
- Der Stand der Technik kennt eine Vielzahl von Diagnoseverfahren, beispielsweise den Vergleich des gemessenen mit einem erwarteten Lambdasignal bei einer bekannten Anregung.
- In der Schrift
DE 102 60 721 A1 ist beispielsweise ein Verfahren zur Diagnose der dynamischen Eigenschaften einer Lambdasonde, die wenigstens zeitweilig zu einer zylinderindividuellen Lambdaregelung verwendet wird, sowie eine zugehörige Diagnosevorrichtung beschrieben. Dabei ist es 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. Die dynamischen Eigenschaften der Lambdasonde können aus der Einzelzylinderregelung selbst erfasst werden, da die zylinderindividuellen Regler bei nicht ausreichender Dynamik der Lambdasonde divergieren. Weiterhin kann eine Testfunktion mit einer gezielten Störung oder Verstimmung des aktuellen Lambdawertes vorgesehen sein. Das Verfahren eignet sich demnach nur für Brennkraftmaschinen mit Einzelzylinder-Lambdaregelung oder es erfordert eine gezielte Beeinflussung des Lambda-Wertes. - Viele Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass damit nur eine Änderung der Zeitkonstante der Lambdasonde, nicht aber eine reine Totzeit im Sondensignal erkannt werden kann. Beispielsweise ist es mit einem Vergleich zwischen gemessenem und erwartetem Lambdasignal bei einer periodischen Anregung nicht möglich, eine reine Totzeit zu erkennen, da es keine Möglichkeit gibt, zu entscheiden, ob eine beobachtete Reaktion im gemessenen Lambdasignal auf die Anregung der unmittelbar vorausgehenden Periode oder einer früheren Periode zurückzuführen ist.
- Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine zuverlässige und verbesserte On-Board-Diagnose der Dynamik eines Abgassensors ermöglicht. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.
- Vorteile der Erfindung
- Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass während eines Diagnosezeitraums eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleiteten Reglerstellgröße für die Kenngröße oder ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals des Abgassensors zur Diagnose ausgewertet und in einem Auswertealgorithmus auf die Dynamik des Abgassensors geschlossen wird. Mit dem Diagnoseverfahren können hinsichtlich der Dynamik fehlerhafte Abgassensoren im Rahmen der On-Board-Diagnose detektiert und angezeigt werden, womit insbesondere die verschärften gesetzlichen Vorschriften in den USA hinsichtlich der Detektion einer fehlerhaften Response-Time eines Abgassensors erfüllt werden können.
- Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass hinsichtlich der Diagnose eines Fehlers des Abgassensors ein zeitlicher Wechsel der Reglerstellgröße oder des Ausgangsignals des Abgassensors bezüglich der Erreichung von sehr großen bzw. sehr kleinen Auslenkungen für eine bestimmte Zeit ausgewertet wird. Ein derartiges Signalverhalten hat sich als charakteristisch für einen Abgassensor herausgestellt, der eine zu große Totzeit aufweist. Die Reglerstellgröße zeigt ein typisches Schwingverhalten, in dem die Reglerstellgröße abwechselnd in einen oberen bzw. unteren Anschlag geht und dort typischerweise für eine Zeit verharrt, die der Totzeit entspricht. Wird ein derartiges Schwingverhalten detektiert, kann auf einen Abgassensor mit extrem langer Totzeit geschlossen werden.
- Zur Auswertung eines derartigen Schwingungsmusters hat sich ein Auswertealgorithmus als vorteilhaft hinsichtlich seiner Umsetzung herausgestellt, bei dem für die Reglerstellgröße oder für das Ausgangssignal des Abgassensors Zeitperioden mit einer Mindestlänge, das Durchlaufen von Maximalwerten und/oder das Durchlaufen von Minimalwerten detektiert und in Zählern C0, C1 bzw. C2 deren Anzahl während einer Freigabebedingung gespeichert werden.
- Hinsichtlich einer fehlerfreien Detektion von Maximal- bzw. Minimalwerten kann vorgesehen sein, dass ein Maximalwert oder ein Minimalwert der Reglerstellgröße oder des Ausgangssignals des Abgassensors detektiert wird, wenn ein oberer Schwellwert überschritten oder ein unterer Schwellwert unterschritten wird.
- Hinsichtlich der Detektion eines fehlerhaften, dynamikreduzierten Abgassensors kann es zusätzlich günstig sein, wenn die Maximalwerte bzw. Minimalwerte der Reglerstellgröße oder des Ausgangssignals des Abgassensors nur dann gezählt werden, wenn diese abwechselnd auftreten. Dies deutet dann auf ein typisches Schwingverhalten eines fehlerhaften Abgassensors hin.
- Ein fehlerhafter Abgassensor wird dann erkannt, wenn die Zählerstände des Zählers C1 für die Maximalwerte und/oder des Zählers C2 für die Minimalwerte bestimmte Schwellwerte erreichen, bevor im Zähler C0 bestimmte Zählerstände erreicht werden.
- Ein alternativer Auswertealgorithmus kann auch derart gestaltet sein, dass aus der aus dem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleiteten Reglerstellgröße und einer anderen Größe, die durch Anwenden einer Rechenoperation aus dem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleitet wird, ein Produkt gebildet und der zeitliche Verlauf dieses Produktes hinsichtlich der Überschreitung bestimmter Grenzwerte ausgewertet wird. Die andere Größe kann beispielsweise eine lineare oder konstante Funktion, z. B. der Mittelwert der zeitlichen Auslenkung der Reglerstellgröße sein.
- Wenn die durch die Produktbildung gebildete Fläche nach einer bestimmten Zeit einen bestimmten Betrag übersteigt, kann daraus z. B. ein Fehler abgeleitet werden.
- Es kann dabei auch vorteilhaft sein, wenn auf den zeitlichen Verlauf des Produktes eine Filterfunktion, beispielsweise in Form eines Tiefpassfilters angewendet wird. Ein Tiefpassfilter dampft dabei höher frequente Signale stärker, so dass kurze Störsignale, wie Störspitzen unterdrückt werden, so dass das Auftreten von fehlerhaften Diagnoseergebnissen reduziert wird.
- Andererseits kann die Anwendung einer Hochpass-Filterfunktion auf die Reglerstellgröße vor der Verknüpfung mit der anderen Größe vorteilhaft sein, derart, dass langsame Verschiebungen (Offsets) den Auswertealgorithmus nicht stören.
- Typisch für Benzin betriebene Brennkraftmaschinen ist es, wenn der Abgassensor eine Lambdasonde in Form einer Zweipunkt-Lambdasonde oder einer Breitband-Lambdasonde ist und als Ausgangssignal der zeitliche Verlauf eines Lambdawertes ausgewertet wird.
- Ist der Abgassensor ein NOx-Sensor und wird als Ausgangssignal der zeitliche Verlauf eines NOx-Gehaltes im Abgas der Brennkraftmaschine ausgewertet, können die zuvor beschriebenen Verfahrensvarianten auch bei einer Diesel-Brennkraftmaschine Verwendung finden, bei denen die Kenngröße der Anteil eines bestimmten Restgases im Gasgemisch ist.
- Wird nach Erkennen eines fehlerhaften Abgassensors dieser Fehler dem Betreiber der Brennkraftmaschine signalisiert und/oder in einem Fehlerspeicher registriert, kann die Registrierung in einem Fehlerspeicher bei einem Werkstattbesuch ausgelesen und daraufhin der fehlerhafte Abgassensor ersetzt werden.
- Eine bevorzugte Verwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens sieht den Einsatz bei Brennkraftmaschinen mit Mehrbank-Abgassystemen vor, in denen das Abgas verschiedener Zylindergruppen in getrennten Abgaskanälen geleitet wird, in denen jeweils mindestens ein Abgassensor verbaut ist.
- Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass während eines Diagnosezeitraums in einer Diagnoseeinrichtung eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleiteten Reglerstellgröße für die Kenngröße oder ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals des Abgassensors zur Diagnose auswertbar und mittels eines Auswertealgorithmus auf die Dynamik des Abgassensors schließbar ist. Die Diagnoseeinrichtung kann dabei Bestandteil einer übergeordneten Motorsteuerung sein.
- Kurze Beschreibung der Zeichnungen
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einem Regelkreis für eine Lambda-Regelung und -
2 ein Auswertealgorithmus in Form von Zeitverläufen verschiedener Kenngrößen. - Ausführungsformen der Erfindung
-
1 zeigt beispielhaft ein technisches Umfeld, in welchem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Dabei beschränkt sich die Darstellung auf die für die Erklärung der Erfindung notwendigen Komponenten. - In der Figur ist eine Brennkraftmaschine
1 , bestehend aus einem Motorblock40 und einem Zuluftkanal10 , der den Motorblock40 mit Verbrennungsluft versorgt, dargestellt, wobei die Luftmenge im Zuluftkanal10 mit einer Zuluftmesseinrichtung20 bestimmbar ist. Das Abgas der Brennkraftmaschine1 wird dabei über eine Abgasreinigungsanlage geführt, welche als Hauptkomponente einen Abgaskanal50 aufweist, in dem in Strömungsrichtung des Abgases ggf. ein erster Abgassensor60 vor einem Katalysator70 und ggf. ein zweiter Abgassensor80 hinter dem Katalysator70 angeordnet ist. - Die Abgassensoren
60 ,80 sind mit einer Steuereinrichtung90 verbunden, die aus den Daten der Abgassensoren60 ,80 und den Daten der Zuluftmesseinrichtung20 das Gemisch berechnet und eine Kraftstoffzumesseinrichtung30 zur Zudosierung von Kraftstoff ansteuert. Gekoppelt mit der Steuereinrichtung90 oder in diese integriert ist eine Diagnoseeinrichtung100 vorgesehen, mit der die Signale der Abgassensoren60 ,80 ausgewertet werden können. Die Diagnoseeinrichtung100 kann zudem mit einer Anzeige-/Speichereinheit verbunden sein, welche hier nicht dargestellt ist. - Mit dem im Abgaskanal
50 hinter dem Motorblock40 angeordneten Abgassensor60 kann mit Hilfe der Steuereinrichtung90 ein Lambdawert eingestellt werden, der für die Abgasreinigungsanlage zur Erzielung einer optimalen Reinigungswirkung geeignet ist. Der im Abgaskanal50 hinter dem Katalysator70 angeordnete zweite Abgassensor80 kann ebenfalls in der Steuereinrichtung90 ausgewertet werden und dient dazu, in einem Verfahren nach dem Stand der Technik die Sauerstoffspeicherfähigkeit der Abgasreinigungsanlage zu bestimmen. - Exemplarisch ist hier eine Brennkraftmaschine
1 gezeigt, die lediglich einen Abgaskanal50 aufweist. Das erfinderische Verfahren erstreckt sich aber auch auf Brennkraftmaschinen1 mit Mehrbank-Abgassystemen, in denen die Zylinder in mehreren Gruppen zusammengefasst sind und das Abgas der verschiedenen Zylindergruppen in getrennte Abgaskanäle50 geleitet wird, in denen jeweils mindesten ein Abgassensor verbaut ist. - Das Verfahren erstreckt sich ebenfalls auf den Fall, dass hinsichtlich des Abgasstroms stromaufwärts oder stromabwärts des betrachteten Abgassensors
60 weitere Abgassensoren, z. B. wie in1 gezeigt, der Abgassensor80 , verbaut sind. In erster Linie zielt das Verfahren aber auf die für die Lambdaregelung verwendete erste Lambdasonde in Strömungsrichtung hinter den Auslassventilen in der Brennkraftmaschine1 . -
2 zeigt exemplarisch einen Auswertealgorithmus200 für das Verfahren, in dem während eines Diagnosezeitraums eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleiteten Reglerstellgröße201 für die Kenngröße zur Diagnose ausgewertet wird und in dem Auswertealgorithmus200 auf die Dynamik des Abgassensors60 geschlossen wird. Dabei sieht die beschriebene Verfahrensvariante vor, dass hinsichtlich der Diagnose eines Fehlers des Abgassensors60 ein zeitlicher Wechsel der Reglerstellgröße201 für eine bestimmte Zeit ausgewertet wird. - Das Diagnoseverfahren macht es sich zunutze, dass ein zu langsamer Abgassensor
60 , in diesem Fall eine zu langsame Lambdasonde, zu Instabilitäten, insbesondere zum Schwingen der Lambdaregelung führt, da diese für eine bestimmte Streckendynamik ausgelegt ist, die die Dynamik einer fehlerfreien Lambdasonde beinhaltet. Dies ist unabhängig davon, ob die Verlangsamung in einer Vergrößerung der Lambdasonden-Zeitkonstante oder in einer Totzeit besteht. Im Fall einer Totzeit, die sehr groß ist im Vergleich zur Reglergeschwindigkeit, zeigt der Reglerstelleingriff bzw. die Reglerstellgröße201 eine charakteristische Form. Er geht abwechselnd an den oberen und unteren Anschlag und verharrt dort für eine Zeit, die annähernd gleich der Totzeit ist. - Diese charakteristische Form wird erfindungsgemäß durch einen Auswertealgorithmus
200 detektiert, in dem ein Zähler C0202 Zeitperioden einer gewissen Mindestlänge zählt, während derer die Freigabebedingung205 erfüllt sind, und weitere Zähler C1 und C2203 ,204 Ereignisse zählen, in denen die Reglerstellgröße201 einen bestimmten oberen Schwellwert207 überschreitet bzw. einen bestimmten unteren Schwellwert208 unterschreitet, wobei nur gezählt wird, wenn die beiden Ereignisse abwechselnd auftreten. Ein Fehler wird erkannt, wenn der Zähler C1203 und der Zähler C2204 bestimmte Werte erreichen, bevor der Zähler C0202 einen anderen bestimm ten Schwellwert erreicht. Die verschiedenen Werte sind in2 für den Auswertealgorithmus200 in Abhängigkeit der Zeit206 dargestellt. - Alternativ ist ein Algorithmus möglich, der die Fläche zwischen der Reglerstellgröße
201 und dem Mittelwert der Reglerstellgröße201 oder zwischen dem Lambdasignal und Mittelwert des Lambdasignals ausmisst und durch die Integrationszeit dividiert. - Weitere Varianten sehen statt einer Division des zuvor gebildeten Integrals durch die Integrationszeit eine Berechnung eines Signals durch Filterung des Integrals durch einen Tiefpass vor.
- Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Integral auf den Wert 0 gesetzt wird, wenn die Freigabebedingung
205 nicht erfüllt ist. Für die Diagnose werden dann nur zusammenhängende Signalverläufe herangezogen. - Mit dem Diagnoseverfahren können hinsichtlich der Dynamik fehlerhafte Abgassensoren
60 im Rahmen der On-Board-Diagnose detektiert und angezeigt werden, womit insbesondere die gesetzlichen Vorschriften in den USA hinsichtlich der Detektion einer fehlerhaften Response-Time eines Abgassensors erfüllt werden können. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 10260721 A1 [0009]
Claims (14)
- Verfahren zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors (
60 ), welcher in einem Abgaskanal (50 ) einer Brennkraftmaschine (1 ) angeordnet ist und mit welchem über einen Regelkreis eine Kenngröße des der Brennkraftmaschine (1 ) zugeführten Gasgemischs geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Diagnosezeitraums eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors (60 ) abgeleiteten Reglerstellgröße (201 ) für die Kenngröße oder ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals des Abgassensors (60 ) zur Diagnose ausgewertet und in einem Auswertealgorithmus (200 ) auf die Dynamik des Abgassensors (60 ) geschlossen wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hinsichtlich der Diagnose eines Fehlers des Abgassensors (
60 ) ein zeitlicher Wechsel der Reglerstellgröße (201 ) oder des Ausgangsignals des Abgassensors (60 ) bezüglich der Erreichung von sehr großen bzw. sehr kleinen Auslenkungen für eine bestimmte Zeit ausgewertet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Auswertealgorithmus (
200 ) für die Reglerstellgröße (201 ) oder für das Ausgangssignal des Abgassensors (60 ) Zeitperioden mit einer Mindestlänge, das Durchlaufen von Maximalwerten und/oder das Durchlaufen von Minimalwerten detektiert und in Zählern C0, C1 bzw. C2 (202 ,203 bzw.204 ) deren Anzahl während einer Freigabebedingung (205 ) gespeichert werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Maximalwert oder ein Minimalwert der Reglerstellgröße (
201 ) oder des Ausgangssignals des Abgassensors (60 ) detektiert wird, wenn ein oberer Schwellwert (207 ) überschritten oder ein unterer Schwellwert (208 ) unterschritten wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Maximalwerte bzw. Minimalwerte der Reglerstellgröße (
201 ) oder des Ausgangssignals des Abgassensors (60 ) nur dann gezählt werden, wenn diese abwechseln auftreten. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein fehlerhafter Abgassensor (
60 ) erkannt wird, wenn die Zählerständer des Zählers C1 (203 ) für die Maximalwerte und/oder des Zählers C2 (204 ) für die Minimalwerte bestimmte Schwellwerte erreichen, bevor im Zähler C0 (202 ) bestimmte Zählerstände erreicht werden. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus der aus dem Ausgangssignal des Abgassensors (
60 ) abgeleiteten Reglerstellgröße (201 ) und einer anderen Größe, die durch Anwenden einer Rechenoperation aus dem Ausgangssignals des Abgassensors (60 ) abgeleitet ein Produkt gebildet und der zeitliche Verlauf dieses Produktes hinsichtlich der Überschreitung bestimmter Grenzwerte ausgewertet wird. - Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den zeitlichen Verlauf des Produktes eine Filterfunktion angewendet wird.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Reglerstellgröße (
201 ) vor der Verknüpfung mit der anderen Größe eine Hochpass-Filterfunktion angewendet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassensor (
60 ) eine Lambdasonde in Form einer Zweipunkt-Lambdasonde oder einer Breitband-Lambdasonde ist und als Ausgangssignal der zeitliche Verlauf eines Lambdawertes ausgewertet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassensor (
60 ) ein NOx-Sensor ist und als Ausgangssignal der zeitliche Verlauf eines NOx-Gehaltes im Abgas der Brennkraftmaschine ausgewertet wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erkennen eines fehlerhaften Abgassensors (
60 ) dieser Fehler dem Betreiber der Brennkraftmaschine (1 ) signalisiert und/oder in einem Fehlerspeicher registriert wird. - Verwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 bei Brennkraftmaschinen (
1 ) mit Mehrbank-Abgassystemen, in denen das Abgas verschiedener Zylindergruppen in getrennten Abgaskanälen (50 ) geleitet wird, in denen jeweils mindestens ein Abgassensor (60 ) verbaut ist. - Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors (
60 ), welcher in einem Abgaskanal (50 ) einer Brennkraftmaschine (1 ) angeordnet ist und mit welchem über einen Regelkreis eine Kenngröße des der Brennkraftmaschine (1 ) zugeführten Gasgemischs regelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Diagnosezeitraums in einer Diagnoseeinrichtung (100 ) eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors (60 ) abgeleiteten Reglerstellgröße (201 ) für die Kenngröße oder ein zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals des Abgassensors (60 ) zur Diagnose auswertbar und mittels eines Auswertealgorithmus (200 ) auf die Dynamik des Abgassensors (60 ) schließbar ist.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008001213A DE102008001213A1 (de) | 2008-04-16 | 2008-04-16 | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors |
| US12/421,370 US8186205B2 (en) | 2008-04-16 | 2009-04-09 | Procedure and device for diagnosing the dynamic of an exhaust gas sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102008001213A DE102008001213A1 (de) | 2008-04-16 | 2008-04-16 | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102008001213A1 true DE102008001213A1 (de) | 2009-10-22 |
Family
ID=41078429
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102008001213A Withdrawn DE102008001213A1 (de) | 2008-04-16 | 2008-04-16 | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8186205B2 (de) |
| DE (1) | DE102008001213A1 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013117350A1 (de) * | 2012-02-07 | 2013-08-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur dynamiküberwachung von gas-sensoren |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009045376A1 (de) * | 2009-10-06 | 2011-04-07 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors |
| DE102011088296A1 (de) * | 2011-12-12 | 2013-06-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Dynamiküberwachung von Gas-Sensoren |
| US9261481B2 (en) | 2013-03-15 | 2016-02-16 | Caterpillar Inc. | Diagnostic system and method for nitrogen oxide sensor |
| US9996078B1 (en) | 2017-04-07 | 2018-06-12 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Pre-emptive fault detection through advanced signal analysis |
| US12251991B2 (en) | 2020-08-20 | 2025-03-18 | Denso International America, Inc. | Humidity control for olfaction sensors |
| US11932080B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-03-19 | Denso International America, Inc. | Diagnostic and recirculation control systems and methods |
| US11881093B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-01-23 | Denso International America, Inc. | Systems and methods for identifying smoking in vehicles |
| US12269315B2 (en) | 2020-08-20 | 2025-04-08 | Denso International America, Inc. | Systems and methods for measuring and managing odor brought into rental vehicles |
| US11760170B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Olfaction sensor preservation systems and methods |
| US11813926B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-14 | Denso International America, Inc. | Binding agent and olfaction sensor |
| US12377711B2 (en) | 2020-08-20 | 2025-08-05 | Denso International America, Inc. | Vehicle feature control systems and methods based on smoking |
| US11828210B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-11-28 | Denso International America, Inc. | Diagnostic systems and methods of vehicles using olfaction |
| US11636870B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-04-25 | Denso International America, Inc. | Smoking cessation systems and methods |
| US11760169B2 (en) | 2020-08-20 | 2023-09-19 | Denso International America, Inc. | Particulate control systems and methods for olfaction sensors |
| US12017506B2 (en) | 2020-08-20 | 2024-06-25 | Denso International America, Inc. | Passenger cabin air control systems and methods |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10260721A1 (de) | 2002-12-23 | 2004-07-29 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der dynamischen Eigenschaften einer zur zylinderindividuellen Lambdaregelung verwendeten Lambdasonde |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07259612A (ja) * | 1994-03-18 | 1995-10-09 | Honda Motor Co Ltd | 内燃エンジンの排気ガス濃度センサ異常検出装置 |
| IT1310507B1 (it) * | 1999-10-06 | 2002-02-18 | Magneti Marelli Spa | Metodo di stima della temperatura dei gas di scarico a monte di unprecatalizzatore disposto lungo un condotto di scarico di un motore a |
| JP3967630B2 (ja) * | 2002-05-16 | 2007-08-29 | 本田技研工業株式会社 | 排ガスセンサの故障を検出する装置 |
| JP4064148B2 (ja) * | 2002-05-16 | 2008-03-19 | 本田技研工業株式会社 | 素子温を利用して排ガスセンサの故障を検出する装置 |
| JP4030010B2 (ja) * | 2002-11-08 | 2008-01-09 | 本田技研工業株式会社 | 排ガスセンサの劣化判定装置 |
| DE10257284A1 (de) * | 2002-12-07 | 2004-06-24 | Robert Bosch Gmbh | Schaltungsanordnung zum Betreiben eines Gassensors |
| JP4645984B2 (ja) * | 2005-07-05 | 2011-03-09 | 株式会社デンソー | 排出ガスセンサの劣化検出装置 |
| JP4539554B2 (ja) * | 2005-12-26 | 2010-09-08 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
| DE102007006489B4 (de) * | 2007-02-09 | 2018-10-04 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP4767218B2 (ja) * | 2007-06-08 | 2011-09-07 | 本田技研工業株式会社 | 内燃機関の排ガス浄化装置 |
| US20090151437A1 (en) * | 2007-12-12 | 2009-06-18 | Denso Corporation | Exhaust gas oxygen sensor monitoring |
-
2008
- 2008-04-16 DE DE102008001213A patent/DE102008001213A1/de not_active Withdrawn
-
2009
- 2009-04-09 US US12/421,370 patent/US8186205B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10260721A1 (de) | 2002-12-23 | 2004-07-29 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der dynamischen Eigenschaften einer zur zylinderindividuellen Lambdaregelung verwendeten Lambdasonde |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013117350A1 (de) * | 2012-02-07 | 2013-08-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur dynamiküberwachung von gas-sensoren |
| US9704306B2 (en) | 2012-02-07 | 2017-07-11 | Robert Bosch Gmbh | Method and device for dynamic monitoring of gas sensors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8186205B2 (en) | 2012-05-29 |
| US20090260429A1 (en) | 2009-10-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102008001213A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors | |
| DE102008001569B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Dynamikmodells einer Abgassonde | |
| DE102008042549B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Abgassonde | |
| DE102009047648B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose von Abweichungen bei einer Einzelzylinder-Lambdaregelung | |
| WO2019206610A1 (de) | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine | |
| DE102014209840A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters | |
| DE102012204353A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung von Gas-Sensoren | |
| EP2464849A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur dynamik-diagnose einer abgas-sonde | |
| DE102014209794A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Ausbaus einer Komponente einer Abgasreinigungsanlage | |
| DE102007014761A1 (de) | Verfahren zum Betreiben eines sammelnden Partikelsensors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens | |
| DE102015108515A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors | |
| EP1581734B1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur diagnose der dynamischen eigenschaften einer zur zylinderindividuellen lambdaregelung verwendeten lambdasonde | |
| EP1724458A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Messwertes | |
| DE102009045376A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors | |
| DE3524592C1 (de) | Verfahren zur UEberpruefung der Funktionstuechtigkeit katalytischer Reaktoren und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
| DE102008004207A1 (de) | Verfahren und Steuergerät zur Überprüfung eines Abgasnachbehandlungssystems eines Verbrennungsmotors | |
| DE102007009873B4 (de) | Verfahren zur Erkennung des Auftretens von Querempfindlichkeiten eines Abgassensors | |
| DE102009054935B4 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors | |
| AT413887B (de) | Verfahren zum ermitteln der partikelemissionen | |
| DE102007012701B4 (de) | Verfahren zur Funktionsüberwachung eines Oxidationskatalysators | |
| DE112017003110B4 (de) | Diagnoseverfahren für eine Einrichtung zur Abgasreinigung mit Filterfunktion | |
| DE102008023893A1 (de) | Verfahren zum Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit einer Sprungsonde | |
| DE102007009841A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Beladungszustandes eines Partikelfilters | |
| WO2009043737A1 (de) | Verfahren zur ermittlung der dynamischen eigenschaften eines abgassensors einer brennkraftmaschine | |
| DE102012207639A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Dynamik-Diagnose einer Abgassonde |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |