[go: up one dir, main page]

DE102008001213A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors Download PDF

Info

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Withdrawn
Application number
DE102008001213A
Other languages
English (en)
Inventor
Kersten Wehmeier
Ronaldi Rusli
Andreas Koring
Richard Hotzel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102008001213A priority Critical patent/DE102008001213A1/de
Priority to US12/421,370 priority patent/US8186205B2/en
Publication of DE102008001213A1 publication Critical patent/DE102008001213A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493Details
    • F02D41/1495Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus
    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454Introducing 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413Controller structures or design
    • F02D2041/1432Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008Controlling each cylinder individually
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/1441Plural sensors
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine 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 Motorblock 40 und einem Zuluftkanal 10, der den Motorblock 40 mit Verbrennungsluft versorgt, dargestellt, wobei die Luftmenge im Zuluftkanal 10 mit einer Zuluftmesseinrichtung 20 bestimmbar ist. Das Abgas der Brennkraftmaschine 1 wird dabei über eine Abgasreinigungsanlage geführt, welche als Hauptkomponente einen Abgaskanal 50 aufweist, in dem in Strömungsrichtung des Abgases ggf. ein erster Abgassensor 60 vor einem Katalysator 70 und ggf. ein zweiter Abgassensor 80 hinter dem Katalysator 70 angeordnet ist.
  • Die Abgassensoren 60, 80 sind mit einer Steuereinrichtung 90 verbunden, die aus den Daten der Abgassensoren 60, 80 und den Daten der Zuluftmesseinrichtung 20 das Gemisch berechnet und eine Kraftstoffzumesseinrichtung 30 zur Zudosierung von Kraftstoff ansteuert. Gekoppelt mit der Steuereinrichtung 90 oder in diese integriert ist eine Diagnoseeinrichtung 100 vorgesehen, mit der die Signale der Abgassensoren 60, 80 ausgewertet werden können. Die Diagnoseeinrichtung 100 kann zudem mit einer Anzeige-/Speichereinheit verbunden sein, welche hier nicht dargestellt ist.
  • Mit dem im Abgaskanal 50 hinter dem Motorblock 40 angeordneten Abgassensor 60 kann mit Hilfe der Steuereinrichtung 90 ein Lambdawert eingestellt werden, der für die Abgasreinigungsanlage zur Erzielung einer optimalen Reinigungswirkung geeignet ist. Der im Abgaskanal 50 hinter dem Katalysator 70 angeordnete zweite Abgassensor 80 kann ebenfalls in der Steuereinrichtung 90 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 Abgaskanal 50 aufweist. Das erfinderische Verfahren erstreckt sich aber auch auf Brennkraftmaschinen 1 mit Mehrbank-Abgassystemen, in denen die Zylinder in mehreren Gruppen zusammengefasst sind und das Abgas der verschiedenen Zylindergruppen in getrennte Abgaskanäle 50 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 in 1 gezeigt, der Abgassensor 80, verbaut sind. In erster Linie zielt das Verfahren aber auf die für die Lambdaregelung verwendete erste Lambdasonde in Strömungsrichtung hinter den Auslassventilen in der Brennkraftmaschine 1.
  • 2 zeigt exemplarisch einen Auswertealgorithmus 200 für das Verfahren, in dem während eines Diagnosezeitraums eine zeitliche Auslenkung einer aus einem Ausgangssignal des Abgassensors abgeleiteten Reglerstellgröße 201 für die Kenngröße zur Diagnose ausgewertet wird und in dem Auswertealgorithmus 200 auf die Dynamik des Abgassensors 60 geschlossen wird. Dabei sieht die beschriebene Verfahrensvariante vor, dass hinsichtlich der Diagnose eines Fehlers des Abgassensors 60 ein zeitlicher Wechsel der Reglerstellgröße 201 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 Reglerstellgröße 201 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 C0 202 Zeitperioden einer gewissen Mindestlänge zählt, während derer die Freigabebedingung 205 erfüllt sind, und weitere Zähler C1 und C2 203, 204 Ereignisse zählen, in denen die Reglerstellgröße 201 einen bestimmten oberen Schwellwert 207 überschreitet bzw. einen bestimmten unteren Schwellwert 208 unterschreitet, wobei nur gezählt wird, wenn die beiden Ereignisse abwechselnd auftreten. Ein Fehler wird erkannt, wenn der Zähler C1 203 und der Zähler C2 204 bestimmte Werte erreichen, bevor der Zähler C0 202 einen anderen bestimm ten Schwellwert erreicht. Die verschiedenen Werte sind in 2 für den Auswertealgorithmus 200 in Abhängigkeit der Zeit 206 dargestellt.
  • Alternativ ist ein Algorithmus möglich, der die Fläche zwischen der Reglerstellgröße 201 und dem Mittelwert der Reglerstellgröße 201 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)

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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.
  6. 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.
  7. 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.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf den zeitlichen Verlauf des Produktes eine Filterfunktion angewendet wird.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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.
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
DE102008001213A 2008-04-16 2008-04-16 Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors Withdrawn DE102008001213A1 (de)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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