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DE102023106186A1 - On-board diagnostic procedure for a NOX sensor - Google Patents

On-board diagnostic procedure for a NOX sensor Download PDF

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DE102023106186A1
DE102023106186A1 DE102023106186.0A DE102023106186A DE102023106186A1 DE 102023106186 A1 DE102023106186 A1 DE 102023106186A1 DE 102023106186 A DE102023106186 A DE 102023106186A DE 102023106186 A1 DE102023106186 A1 DE 102023106186A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nox sensor
combustion engine
exhaust gas
internal combustion
temperature
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.)
Pending
Application number
DE102023106186.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Christian Feil
Roland Fechler
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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 Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein On-Board-Diagnoseverfahren (1) für einen mit einer Motorsteuerung (5) eines Verbrennungsmotors (4) gekoppelten NOX-Sensor (2) zur Messung von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors (4), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (3),
- bei dem der NOX-Sensor (2) von der Motorsteuerung (5) entkoppelt wird,
- bei dem eine Temperatur eines Keramikelements (12) des NOX-Sensors (2) auf eine vorbestimmte Diagnosetemperatur abgesenkt wird,
- bei dem ein Signal des NOX-Sensors (2) überwacht wird,
- bei dem eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors (2) festgestellt wird, wenn das Signal auf einen vorbestimmten Mindestwert ansteigt,
- bei dem eine Fehlfunktion des NOX-Sensors (2) festgestellt wird, wenn das Signal nicht auf den Mindestwert ansteigt.

Figure DE102023106186A1_0000
The invention relates to an on-board diagnostic method (1) for a NOX sensor (2) coupled to an engine control system (5) of an internal combustion engine (4) for measuring nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine (4), in particular of a motor vehicle (3),
- in which the NOX sensor (2) is decoupled from the engine control (5),
- in which a temperature of a ceramic element (12) of the NOX sensor (2) is reduced to a predetermined diagnostic temperature,
- in which a signal from the NOX sensor (2) is monitored,
- in which the proper functioning of the NOX sensor (2) is determined when the signal rises to a predetermined minimum value,
- in which a malfunction of the NOX sensor (2) is detected if the signal does not rise to the minimum value.
Figure DE102023106186A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein On-Board-Diagnoseverfahren für einen in eine Motorsteuerung eines Verbrennungsmotors eingebundenen NOX-Sensor zur Messung von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft außerdem eine Diagnoseeinrichtung zum Durchführen dieses On-Board-Diagnoseverfahrens sowie ein Kraftfahrzeug, das mit einer solchen Diagnoseeinrichtung ausgestattet ist.The present invention relates to an on-board diagnostic method for a NOX sensor integrated into an engine control system of an internal combustion engine for measuring nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine, in particular of a motor vehicle. The invention also relates to a diagnostic device for carrying out this on-board diagnostic method and to a motor vehicle equipped with such a diagnostic device.

Um immer strenger werdende Umweltschutzbestimmungen einhalten zu können, ist es erforderlich, im Abgas, das von Verbrennungsmotoren in die Umwelt ausgestoßen wird, die Anteile an Stickoxiden, also NOX bzw. NOx wie NO, NO2, N2O3 und N2O4, und Ammoniak, also NH3 zu überwachen. Hierzu kommen NOX-Sensoren zum Einsatz, die aufgrund ihrer Querempfindlichkeit sowohl Stickoxide als auch Ammoniak messen können.In order to comply with increasingly strict environmental protection regulations, it is necessary to monitor the proportions of nitrogen oxides, i.e. NOX or NO x such as NO, NO 2 , N 2 O 3 and N 2 O 4 , and ammonia, i.e. NH 3 , in the exhaust gases emitted into the environment by combustion engines. NOX sensors are used for this purpose, which can measure both nitrogen oxides and ammonia due to their cross-sensitivity.

Damit während des Betriebs des Verbrennungsmotors bzw. des damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs, die ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors überprüft werden kann, ist eine On-Board-Diagnose des NOX-Sensors erwünscht. Eine derartige On-Board-Diagnose kann beispielsweise vergleichsweise einfach dadurch erfolgen, dass der Verbrennungsmotor gezielt so betrieben wird, dass das Abgas vermehrt Stickoxide enthält, um die Funktionalität des NOX-Sensors hinsichtlich der Stickoxidmessung zu überprüfen. Ebenso kann der Verbrennungsmotor gezielt so betrieben werden, dass das Abgas vermehrt Ammoniak enthält, um die Funktionalität des NOX-Sensors hinsichtlich der Ammoniakmessung zu überprüfen. Derartige Diagnoseverfahren, bei denen die zu vermeidenden Emissionen gezielt erzeugt werden, sind dann unerwünscht, wenn die Überprüfung dieser Schadstoffe am Ende einer Abgasanlage erfolgt, sodass die Schadstoffe dann ungehindert in die Umgebung gelangen.On-board diagnostics of the NOX sensor are desirable so that the proper functioning of the NOX sensor can be checked during operation of the combustion engine or the motor vehicle equipped with it. Such on-board diagnostics can be carried out relatively easily, for example, by deliberately operating the combustion engine in such a way that the exhaust gas contains increased amounts of nitrogen oxides in order to check the functionality of the NOX sensor with regard to nitrogen oxide measurement. The combustion engine can also be deliberately operated in such a way that the exhaust gas contains increased amounts of ammonia in order to check the functionality of the NOX sensor with regard to ammonia measurement. Such diagnostic procedures, in which the emissions to be avoided are deliberately generated, are undesirable if the checking of these pollutants takes place at the end of an exhaust system, so that the pollutants then enter the environment unhindered.

Aus der DE 10 2011 077 246 B3 ist ein Filterungsverfahren für einen NOX-Sensor eines Abgassystems bekannt, das einen SCR-Katalysator aufweist. Dabei werden NOX-Konzentrationen stromauf und stromab des SCR-Katalysators ermittelt und anhand dieser Messungen eine NOX-Konvertierung und ein NH3-Schlupfverhalten modelliert. Durch Fehlerberechnung der Modellierung kann festgelegt werden, ob die aktuell gemessenen Daten des NOX-Sensors NH3-Messwerte repräsentieren oder NOX-Messwerte.From the EN 10 2011 077 246 B3 A filtering method for a NOX sensor of an exhaust system that has an SCR catalyst is known. NOX concentrations are determined upstream and downstream of the SCR catalyst and a NOX conversion and NH 3 slip behavior are modeled based on these measurements. By calculating the error of the modeling, it can be determined whether the currently measured data of the NOX sensor represent NH 3 measured values or NOX measured values.

Aus der DE 10 2011 077 251 B3 ist ein Diagnoseverfahren für einen Filter eines NOX-Sensors eines Abgassystems mit einem SCR-Katalysator bekannt. Dieses Diagnoseverfahren beinhaltet ein Betreiben des Filters einschließlich einer Berechnung eines NOX-Schätzwertes stromab des SCR-Katalysators, ein Modellieren eines linearen NOX-Modells basieren auf dem NOX-Schätzwert, ein Durchführen eines Vergleichs mittels einer Fehlerberechnung zwischen dem berechneten NOX-Schätzwert und einem modellierten NOX-Schätzwert, und ein Deaktivieren des Filters, wenn der dadurch ermittelte Fehler unter einem Schwellwert liegt.From the EN 10 2011 077 251 B3 A diagnostic method for a filter of a NOX sensor of an exhaust system with an SCR catalyst is known. This diagnostic method includes operating the filter including calculating a NOX estimate downstream of the SCR catalyst, modeling a linear NOX model based on the NOX estimate, performing a comparison by means of an error calculation between the calculated NOX estimate and a modeled NOX estimate, and deactivating the filter if the error determined thereby is below a threshold value.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für die Diagnose eines NOX-Sensors während des Betriebs des Verbrennungsmotors eine verbesserte oder zumindest eine andere Ausführungsform anzugeben, die sich durch eine hohe Umweltverträglichkeit bei einer vergleichsweise einfachen Realisierbarkeit auszeichnet.The present invention addresses the problem of providing an improved or at least a different embodiment for the diagnosis of a NOX sensor during operation of the internal combustion engine, which is characterized by a high level of environmental compatibility and a comparatively simple implementation.

Dieses Problem wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved by the subject matter of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject matter of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den NOX-Sensor für die On-Board-Diagnose von der Motorsteuerung zu entkoppeln und die Temperatur eines Keramikelements des NOX-Sensors auf eine vorbestimmte Diagnosetemperatur einzustellen, die unterhalb einer Betriebstemperatur des NOX-Sensors liegt. Dabei wird ein elektrisches Signal des NOX-Sensors hinsichtlich Spannung und/oder Strom überwacht. Eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors wird dann festgestellt, wenn das Signal bei der Diagnosetemperatur hinsichtlich Spannung und/oder Strom auf einen vorbestimmten Mindestwert ansteigt. Von einer Fehlfunktion des NOX-Sensors wird dann ausgegangen, wenn das Signal bei der Diagnosetemperatur nicht ansteigt oder nicht auf den Mindestwert ansteigt. Die Erfindung nutzt dabei die Erkenntnis, dass bei einem fehlerfreien, ordnungsgemäß funktionierenden NOX-Sensor das elektrische Signal des NOX-Sensors mit der Temperatur des Keramikelements korreliert, derart, dass mit abnehmender Temperatur des Keramikelements das Signal hinsichtlich Spannung und/oder Strom ansteigt. Ist der NOX-Sensor dagegen beschädigt, ist diese Korrelation gestört, sodass bei abnehmender Temperatur des Keramikelements das Signal nicht oder nicht so stark ansteigt wie bei einem fehlerfreien NOX-Sensor. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass für dieses On-Board-Diagnoseverfahren kein Eingriff in die Motorsteuerung erforderlich ist, beispielsweise um gezielt mehr Stickoxide oder gezielt mehr Ammoniak im Abgas zu erzeugen. Dementsprechend ist das hier vorgestellte On-Board-Diagnoseverfahren sehr umweltfreundlich. Darüber hinaus lässt sich dieses On-Board-Diagnoseverfahren preiswert realisieren. Die Entkoppelung des NOX-Sensors von der Motorsteuerung erfolgt für den Fall, dass die Ausgabegrößen des NOX-Sensors innerhalb der Motorsteuerung als Führungsgröße einer Regelung dienen. Für die Zeit der Durchführung der Diagnose des NOX-Sensors ist der NOX-Sensor von dieser Regelung entkoppelt, insbesondere kann die auf den Ausgangsgrößen des NOX-Sensors basierende Regelung in der Motorsteuerung hierfür vorübergehend deaktiviert werden. Zusätzlich oder alternativ erfolgt die Entkoppelung des NOX-Sensors von der Motorsteuerung auch für den Fall, dass in der Motorsteuerung periodisch und/oder permanent die aktuellen Werte für Stickoxide und Ammoniak protokolliert, also aufgezeichnet und abgespeichert werden.The invention is based on the general idea of decoupling the NOX sensor from the engine control for on-board diagnostics and setting the temperature of a ceramic element of the NOX sensor to a predetermined diagnostic temperature that is below an operating temperature of the NOX sensor. An electrical signal from the NOX sensor is monitored in terms of voltage and/or current. Proper functioning of the NOX sensor is determined when the signal increases to a predetermined minimum value in terms of voltage and/or current at the diagnostic temperature. A malfunction of the NOX sensor is assumed when the signal does not increase at the diagnostic temperature or does not increase to the minimum value. The invention uses the knowledge that in a fault-free, properly functioning NOX sensor, the electrical signal of the NOX sensor correlates with the temperature of the ceramic element in such a way that as the temperature of the ceramic element decreases, the signal increases in terms of voltage and/or current. If the NOX sensor is damaged, however, this correlation is disrupted, so that when the temperature of the ceramic element decreases, the signal does not increase or does not increase as much as with a fault-free NOX sensor. A particular advantage is that this on-board diagnostic procedure does not require any intervention in the engine control system, for example to specifically generate more nitrogen oxides or more ammonia in the exhaust gas. Accordingly, the on-board diagnostic procedure presented here is very environmentally friendly. In addition, this on-board diagnostic procedure can be implemented inexpensively. The NOX sensor is decoupled from the engine control system in the event that the output variables of the NOX sensor sensor within the engine control system can serve as a control variable for the control system. For the duration of the diagnosis of the NOX sensor, the NOX sensor is decoupled from this control system; in particular, the control system in the engine control system based on the output variables of the NOX sensor can be temporarily deactivated for this purpose. In addition or alternatively, the NOX sensor is also decoupled from the engine control system if the current values for nitrogen oxides and ammonia are periodically and/or permanently logged, i.e. recorded and saved, in the engine control system.

Als elektrisches Signal, das mit der Temperatur des Keramikelements korreliert und das hinsichtlich elektrischer Spannung und/oder elektrischem Strom überwacht werden kann, lässt sich ein Binärsignal und/oder ein Linearsignal des NOX-Sensors verwenden. Binärsignal und Linearsignal korrelieren jeweils mit der Temperatur des Keramikelements. Der NOX-Sensor, der mithilfe des hier vorgestellten On-Board-Diagnoseverfahrens überprüft werden kann, ist so konfiguriert, dass er im Betrieb ein Binärsignal und/oder ein Linearsignal liefert. Anhand des Binärsignals kann entschieden werden, ob die Messwerte des NOX-Sensors Stickoxide oder Ammoniak repräsentieren. Das Binärsignal ist üblicherweise eine Binärspannung. Bei niedriger Binärspannung, also bei einer Binärspannung unterhalb eines vorbestimmten Schwellwerts, wird von Stickoxiden ausgegangen, da sich die niedrige Binärspannung bei einer überstöchiometrischen Abgaszusammensetzung, also bei magerem Abgas mit Lambda > 1 ergibt. Bei hoher Binärspannung, also bei einer Binärspannung oberhalb des vorbestimmten Schwellwerts, wird dagegen von Ammoniak ausgegangen, da sich die hohe Binärspannung bei einer unterstöchiometrischen Abgaszusammensetzung, also bei fettem Abgas mit Lambda < 1 ergibt. Der vorbestimmte Mindestwert, den die Binärspannung im On-Board-Diagnoseverfahren erreichen soll, ist dabei zweckmäßig größer als der vorstehend genannte vorbestimmte Schwellwert der Binärspannung. Während das Binärsignal eine grobe Unterscheidung zwischen überstöchiometrischer und unterstöchiometrischer Abgaszusammensetzung ermöglicht, dient das Linearsignal dazu, die Stöchiometrie der Abgaszusammensetzung genauer anzugeben, also einen genaueren Lambdawert zu liefern, der Nachkommastellen aufweisen kann.A binary signal and/or a linear signal from the NOX sensor can be used as an electrical signal that correlates with the temperature of the ceramic element and that can be monitored in terms of electrical voltage and/or electrical current. The binary signal and the linear signal each correlate with the temperature of the ceramic element. The NOX sensor, which can be checked using the on-board diagnostic procedure presented here, is configured to deliver a binary signal and/or a linear signal during operation. The binary signal can be used to decide whether the measured values of the NOX sensor represent nitrogen oxides or ammonia. The binary signal is usually a binary voltage. If the binary voltage is low, i.e. if the binary voltage is below a predetermined threshold value, nitrogen oxides are assumed, since the low binary voltage occurs with a superstoichiometric exhaust gas composition, i.e. with lean exhaust gas with lambda > 1. However, if the binary voltage is high, i.e. if the binary voltage is above the predetermined threshold value, ammonia is assumed, since the high binary voltage results from a substoichiometric exhaust gas composition, i.e. from a rich exhaust gas with lambda < 1. The predetermined minimum value that the binary voltage should reach in the on-board diagnostic procedure is expediently greater than the predetermined threshold value of the binary voltage mentioned above. While the binary signal enables a rough distinction to be made between superstoichiometric and substoichiometric exhaust gas composition, the linear signal is used to specify the stoichiometry of the exhaust gas composition more precisely, i.e. to provide a more precise lambda value that can have decimal places.

Zweckmäßig ist dabei eine Ausführungsform, bei der eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors festgestellt wird, wenn die Binärspannung innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne auf einen vorbestimmten Mindestwert ansteigt, und bei der eine Fehlfunktion des NOX-Sensors festgestellt wird, wenn die Binärspannung innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne nicht auf den Mindestwert ansteigt. Die vorbestimmte Zeitspanne wird insbesondere ab dem Zeitpunkt gemessen, zu dem die Diagnosetemperatur erreicht worden ist.An embodiment is useful in which a proper function of the NOX sensor is determined if the binary voltage rises to a predetermined minimum value within a predetermined time period, and in which a malfunction of the NOX sensor is determined if the binary voltage does not rise to the minimum value within the predetermined time period. The predetermined time period is measured in particular from the time at which the diagnostic temperature has been reached.

Erfindungsgemäß wird das On-Board-Diagnoseverfahren während des Betriebs des Verbrennungsmotors durchgeführt. Dabei wird die Temperatur des Keramikelements auf die Diagnosetemperatur abgesenkt, nachdem der NOX-Sensor von der Motorsteuerung entkoppelt worden ist.According to the invention, the on-board diagnostic method is carried out during operation of the internal combustion engine. The temperature of the ceramic element is lowered to the diagnostic temperature after the NOX sensor has been decoupled from the engine control system.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann für den Fall, dass die ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors festgestellt worden ist, das Keramikelement auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt werden, die oberhalb der Diagnosetemperatur liegt. Beispielsweise liegt die Betriebstemperatur des NOX-Sensors bzw. des Keramikelements bei etwa 700 °C. Die Diagnosetemperatur kann beispielsweise kleiner als 500 °C gewählt werden kann, beispielsweise bei etwa 400 °C liegen.According to an advantageous embodiment, if the proper functioning of the NOX sensor has been determined, the ceramic element can be heated to a predetermined operating temperature that is above the diagnostic temperature. For example, the operating temperature of the NOX sensor or the ceramic element is approximately 700 °C. The diagnostic temperature can be selected to be less than 500 °C, for example approximately 400 °C.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann das On-Board-Diagnoseverfahren zusätzlich so konfiguriert sein, dass es schon beim Starten des Verbrennungsmotors eine Diagnose des NOX-Sensors durchführen kann. Hierzu wird beim Aufheizen des Keramikelements überwacht, ob sich das jeweilige elektrische Signal in der richtigen Richtung bewegt, vorzugsweise abfällt. Da beim Starten des Verbrennungsmotors das Keramikelement ohnehin auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufgeheizt werden muss, kann diese Diagnose des NOX-Sensors quasi ohne Zusatzaufwand in den Startvorgang integriert werden.According to an advantageous embodiment, the on-board diagnostic method can also be configured in such a way that it can carry out a diagnosis of the NOX sensor when the combustion engine is started. To do this, when the ceramic element is heated up, it is monitored whether the respective electrical signal is moving in the right direction, preferably falling. Since the ceramic element has to be heated up to a predetermined operating temperature anyway when the combustion engine is started, this diagnosis of the NOX sensor can be integrated into the start-up process with virtually no additional effort.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann nach dem Erwärmen des Keramikelements auf die Betriebstemperatur der NOX-Sensor wieder in die Motorsteuerung eingekoppelt werden. Damit kann die Motorsteuerung wieder auf die Messwerte des NOX-Sensors zurückgreifen und insbesondere im Rahmen einer Regelung berücksichtigen. Da ein NOX-Sensor dieser Art üblicherweise am Ende einer Abgasanlage zum Einsatz kommt, reagiert er vergleichsweise langsam auf Änderungen im Betriebsverhalten des Verbrennungsmotors. Ein derartiger motorferner NOX-Sensor ist daher für eine rasche Regelung oder Steuerung des Verbrennungsmotors ungeeignet. Hierzu kommen motornahe Sensoren zum Einsatz, insbesondere Lambda-Sonden. Der hier interessierende motorferne NOX-Sensor, der sich an Ende der Abgasanlage befindet, kann zwar zur Optimierung des Motorbetriebs genutzt werden, ist jedoch für den generellen Betrieb des Verbrennungsmotors nicht entscheidend. Somit kann die Motorsteuerung vorübergehend auf die Messwerte des NOX-Sensors verzichten, so dass das vorübergehende Entkoppeln des NOX-Sensors von der Motorsteuerung unkritisch ist.According to an advantageous embodiment, after the ceramic element has been heated to the operating temperature, the NOX sensor can be coupled back into the engine control system. This allows the engine control system to access the measured values of the NOX sensor again and to take them into account, in particular, as part of a control system. Since a NOX sensor of this type is usually used at the end of an exhaust system, it reacts comparatively slowly to changes in the operating behavior of the combustion engine. A NOX sensor of this type that is remote from the engine is therefore unsuitable for rapid regulation or control of the combustion engine. Sensors close to the engine are used for this purpose, in particular lambda sensors. The NOX sensor remote from the engine that is of interest here, which is located at the end of the exhaust system, can be used to optimize engine operation, but is not crucial for the general operation of the combustion engine. The engine control system can therefore temporarily rely on the measured values of the NOX sensor. so that the temporary decoupling of the NOX sensor from the engine control is not critical.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann für den Fall, dass die Fehlfunktion des NOX-Sensors festgestellt worden ist, der Motorsteuerung eine entsprechende Fehlermeldung übermittelt werden. Die Motorsteuerung kann dann den fehlerhaften NOX-Sensor dauerhaft von der Steuerung bzw. Regelung des Verbrennungsmotors ausschließen. Bei einem Werkstattbesuch kann diese Fehlermeldung dann erkannt werden und zu einer Reparatur bzw. zu einem Austausch des NOX-Sensors führen.According to an advantageous embodiment, if the malfunction of the NOX sensor has been detected, a corresponding error message can be sent to the engine control unit. The engine control unit can then permanently exclude the faulty NOX sensor from the control or regulation of the combustion engine. This error message can then be recognized during a visit to the workshop and lead to a repair or replacement of the NOX sensor.

Bei einer anderen Ausführungsform kann das Absenken der Temperatur des Keramikelements des NOX-Sensors passiv erfolgen, nämlich dadurch, dass eine Heizung des NOX-Sensors, die zum Erwärmen des Keramikelements auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur dient, ausgeschaltet wird oder reduziert wird oder zum Einstellen der Diagnosetemperatur eingestellt bzw. angesteuert wird. Damit lässt sich die Temperaturabsenkung des Keramikelements besonders einfach realisieren.In another embodiment, the temperature of the ceramic element of the NOX sensor can be lowered passively, namely by switching off or reducing a heater of the NOX sensor, which serves to heat the ceramic element to a predetermined operating temperature, or by setting or controlling it to set the diagnostic temperature. This makes it particularly easy to lower the temperature of the ceramic element.

Beispielsweise kann das Keramikelement des NOX Sensors durch eine Keramiksonde des NOX Sensors gebildet sein. Bei an der Abgasanlage montiertem NOX-Sensor ragt die Keramiksonde in den Abgasstrom hinein bzw. ist die Keramiksonde dem Abgas ausgesetzt, während andere Bestandteile des NOX-Sensors, wie z.B. ein Gehäuse mit einer Elektronik, außen an der Abgasanlage angeordnet sind.For example, the ceramic element of the NOX sensor can be formed by a ceramic probe of the NOX sensor. When the NOX sensor is mounted on the exhaust system, the ceramic probe protrudes into the exhaust gas flow or is exposed to the exhaust gas, while other components of the NOX sensor, such as a housing with electronics, are arranged on the outside of the exhaust system.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann der NOX-Sensor an einer Abgasanlage des Verbrennungsmotors so positioniert sein, dass der NOX-Sensor Stickoxide und Ammoniak in einer Zusammensetzung des Abgases misst, mit der das Abgas aus der Abgasanlage in die Umgebung austritt. Damit kann mithilfe dieses NOX-Sensors beispielsweise die Wirksamkeit von Abgasnachbehandlungseinrichtungen der Abgasanlage überprüft werden. Durch die Einbindung des NOX-Sensors in die Motorsteuerung können einerseits permanent die Stickoxidwerte und die Ammoniakwerte des Abgases protokolliert werden. Andererseits kann damit auch eine Feinjustierung der Ansteuerung der Abgasnachbehandlungseinrichtungen und/oder der Ansteuerung des Verbrennungsmotors durchgeführt werden, um diese Werte permanent zu reduzieren bzw. niedrig zu halten.According to an advantageous embodiment, the NOX sensor can be positioned on an exhaust system of the combustion engine in such a way that the NOX sensor measures nitrogen oxides and ammonia in a composition of the exhaust gas with which the exhaust gas exits the exhaust system into the environment. This NOX sensor can thus be used, for example, to check the effectiveness of exhaust aftertreatment devices in the exhaust system. By integrating the NOX sensor into the engine control system, the nitrogen oxide values and the ammonia values of the exhaust gas can be permanently recorded. On the other hand, it can also be used to fine-tune the control of the exhaust aftertreatment devices and/or the control of the combustion engine in order to permanently reduce or keep these values low.

Zweckmäßig kann der Verbrennungsmotor eine Abgasanlage mit mehreren Abgasnachbehandlungseinrichtungen aufweisen, die vom Abgas durchströmt werden. Beispielsweise kann die Abgasanlage als Abgasnachbehandlungseinrichtungen einen Oxidationskatalysator und einen Partikelfilter aufweisen. Weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungen sind beispielsweise ein SCR-Katalysator sowie ein Drei-Wege-Katalysator. Mit Abgasnachbehandlungseinrichtungen sind im vorliegenden Zusammenhang Abgasreinigungseinrichtungen gemeint, also Einrichtungen zum mechanischen und/oder katalytischen und/oder chemischen Reinigen von Agas. Demnach sind insbesondere passive und/oder aktive Schalldämpfer in diesem Zusammenhang keine Abgasnachbehandlungseinrichtungen. Jedenfalls ist der NOX-Sensor zweckmäßig so an der Abgasanlage angeordnet, dass er Stickoxide und Ammoniak im Abgas stromab der zuletzt vom Abgas durchströmten Abgasnachbehandlungseinrichtung misst. Damit befindet sich der NOX-Sensor am Ende bzw. am Austrittende der Abgasanlage und misst Stickoxide und Ammoniak im Abgas genau in der Zusammensetzung, mit der das Abgas die Abgasanlage verlässt und in die Umgebung austritt.The internal combustion engine can expediently have an exhaust system with several exhaust aftertreatment devices through which the exhaust gas flows. For example, the exhaust system can have an oxidation catalyst and a particle filter as exhaust aftertreatment devices. Other exhaust aftertreatment devices are, for example, an SCR catalyst and a three-way catalyst. In the present context, exhaust aftertreatment devices mean exhaust gas purification devices, i.e. devices for the mechanical and/or catalytic and/or chemical purification of exhaust gas. Accordingly, passive and/or active silencers in particular are not exhaust aftertreatment devices in this context. In any case, the NOX sensor is expediently arranged on the exhaust system in such a way that it measures nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas downstream of the exhaust aftertreatment device through which the exhaust gas last flowed. The NOX sensor is therefore located at the end or at the outlet end of the exhaust system and measures nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas in exactly the composition with which the exhaust gas leaves the exhaust system and escapes into the environment.

Eine erfindungsgemäße Diagnoseeinrichtung für ein Kraftfahrzeug ist im montierten Zustand mit einer Motorsteuerung, die zum Steuern eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs dient, und mit einem NOX-Sensor gekoppelt, der zum Messen von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors dient. Des Weiteren ist die Diagnoseeinrichtung so konfiguriert, dass sie während des Betriebs des Verbrennungsmotors das On-Board-Diagnoseverfahren der vorstehend beschriebenen Art durchführt.A diagnostic device according to the invention for a motor vehicle is, in the assembled state, coupled to an engine control unit which serves to control an internal combustion engine of the motor vehicle, and to a NOX sensor which serves to measure nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine. Furthermore, the diagnostic device is configured such that it carries out the on-board diagnostic method of the type described above during operation of the internal combustion engine.

Im vorliegenden Zusammenhang ist eine „Konfiguration“ gleichbedeutend mit einer „Ausgestaltung“ und/oder „Programmierung“, sodass die Formulierung „so konfiguriert, dass“ gleichbedeutend ist mit der Formulierung „so ausgestaltet und/oder programmiert, dass“.In the present context, a “configuration” is synonymous with a “design” and/or “programming”, so that the phrase “configured so that” is synonymous with the phrase “designed and/or programmed so that”.

Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug, bei dem es sich insbesondere um einen Personenkraftwagen handeln kann, weist einen Verbrennungsmotor, eine Motorsteuerung zum Steuern des Verbrennungsmotors und einen NOX-Sensor zum Messen von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors auf und ist außerdem mit einer Diagnoseeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet.A motor vehicle according to the invention, which can in particular be a passenger car, has an internal combustion engine, an engine control for controlling the internal combustion engine and a NOX sensor for measuring nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine and is also equipped with a diagnostic device of the type described above.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures based on the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den durch die Ansprüche definierten Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combination specified, but also in other combinations or on their own, without to depart from the scope of the invention defined by the claims. Components of a higher-level unit mentioned above and to be mentioned below, such as a device, an apparatus or an arrangement, which are designated separately, can form separate parts or components of this unit or can be integral areas or sections of this unit, even if this is shown differently in the drawings.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to like or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,

  • 1 ein Blockschaltbild eines On-Board-Diagnoseverfahrens,
  • 2 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Fahrzeugs.
They show, each schematically,
  • 1 a block diagram of an on-board diagnostic procedure,
  • 2 a circuit diagram-like schematic representation of a vehicle.

Entsprechend 1 umfasst ein On-Board-Diagnoseverfahren 1 für einen in 2 vereinfacht dargestellten NOX-Sensor 2 mehrere Schritte, die weiter unten anhand von 1 näher erläutert werden. Zuvor wird anhand von 2 der allgemeine Aufbau eines vereinfacht dargestellten Kraftfahrzeug 3 näher erläutert. Das Kraftfahrzeug 3, bei dem es sich vorzugsweise um einen Personenkraftwagen handeln kann, weist einen Verbrennungsmotor 4, eine Motorsteuerung 5 zum Steuern des Verbrennungsmotors 4 und eine Abgasanlage 6 auf, durch die das Abgas des Verbrennungsmotors 4 strömt, bevor es in eine Umgebung 7 des Fahrzeugs 3 austritt. Das Abgas ist in 2 durch einen Pfeil angedeutet, der die Abgasemissionen die Umgebung 7 repräsentiert. Die Abgasanlage 3 dient in üblicher Weise zur Abgasreinigung und auch zur Schalldämpfung und kann hierzu mehrere nicht gezeigte Schalldämpfer und Abgasnachbehandlungseinrichtungen 8 enthalten, die jeweils vom Abgas durchströmt werden. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann es sich dabei z.B. um einen Oxidationskatalysator 9 und um einen SCR-Katalysator 10 handeln, wobei SCR für Selective Catalytic Reduction steht.Accordingly 1 includes an on-board diagnostic procedure 1 for a 2 simplified NOX sensor 2 several steps, which are explained below using 1 will be explained in more detail. Before this, 2 the general structure of a simplified motor vehicle 3 is explained in more detail. The motor vehicle 3, which can preferably be a passenger car, has an internal combustion engine 4, an engine control 5 for controlling the internal combustion engine 4 and an exhaust system 6 through which the exhaust gas of the internal combustion engine 4 flows before it exits into an environment 7 of the vehicle 3. The exhaust gas is in 2 indicated by an arrow, which represents the exhaust emissions in the environment 7. The exhaust system 3 serves in the usual way for exhaust gas purification and also for soundproofing and can contain several silencers and exhaust aftertreatment devices 8 (not shown), each of which has exhaust gas flowing through it. Without limiting the generality, this can be, for example, an oxidation catalyst 9 and an SCR catalyst 10, where SCR stands for Selective Catalytic Reduction.

Der NOX-Sensor 2 ist an der Abgasanlage 6 so angeordnet, dass er im Abgas stromab der zuletzt vom Abgas durchströmten Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 Stickoxide und Ammoniak misst. Durch die Positionierung des NOX-Sensor 2 an der Abgasanlage 6 stromab sämtlicher Abgasnachbehandlungseinrichtungen 8, misst der NOX-Sensor 2 Stickoxide und Ammoniak in einer Zusammensetzung des Abgases, mit der das Abgas letztlich aus der Abgasanlage 6 in die Umgebung 7 austritt.The NOX sensor 2 is arranged on the exhaust system 6 in such a way that it measures nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas downstream of the exhaust aftertreatment device 8 through which the exhaust gas last flowed. By positioning the NOX sensor 2 on the exhaust system 6 downstream of all exhaust aftertreatment devices 8, the NOX sensor 2 measures nitrogen oxides and ammonia in an exhaust gas composition with which the exhaust gas ultimately exits the exhaust system 6 into the environment 7.

Der NOX-Sensor 2 ist auf geeignete Weise mit der Motorsteuerung 5 gekoppelt, sodass er in die Motorsteuerung 5 eingebunden ist und die Motorsteuerung 5 permanent die gemessenen Werte für Stickoxide und Ammoniak im Abgas überwachen und insbesondere protokollieren kann. Dabei ist es grundsätzlich möglich, dass die Motorsteuerung 5 in Abhängigkeit der Messwerte des NOX-Sensors 2 steuernd und/oder regelnd auf den Betrieb des Verbrennungsmotors 4 und/oder auf den Betrieb wenigstens einer Abgasnachbehandlungseinrichtung 8 einwirkt, beispielsweise auf eine Dosierung von Harnstofflösung stromauf des SCR-Katalysators 10.The NOX sensor 2 is coupled in a suitable manner to the engine control 5 so that it is integrated into the engine control 5 and the engine control 5 can permanently monitor and in particular log the measured values for nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas. In this case, it is fundamentally possible for the engine control 5 to control and/or regulate the operation of the internal combustion engine 4 and/or the operation of at least one exhaust gas aftertreatment device 8 depending on the measured values of the NOX sensor 2, for example on a metering of urea solution upstream of the SCR catalyst 10.

Das Fahrzeug 3 ist außerdem mit einer Diagnoseeinrichtung 11 ausgestattet, die mit dem NOX-Sensor 2 und mit der Motorsteuerung 5 gekoppelt ist. Im Beispiel der 2 ist die Diagnoseeinrichtung 11 teilweise oder vollständig hardwaremäßig in die Motorsteuerung 5 integriert und/oder softwaremäßig in die Motorsteuerung 5 implementiert. Die Diagnoseeinrichtung 11 kann nun so konfiguriert sein, dass sie während des Betriebs des Verbrennungsmotors 4 das zuvor genannte On-Board-Diagnoseverfahren 1 durchführt.The vehicle 3 is also equipped with a diagnostic device 11, which is coupled to the NOX sensor 2 and to the engine control 5. In the example of the 2 the diagnostic device 11 is partially or completely integrated in the engine control unit 5 in terms of hardware and/or implemented in the engine control unit 5 in terms of software. The diagnostic device 11 can now be configured such that it carries out the aforementioned on-board diagnostic method 1 during operation of the internal combustion engine 4.

Entsprechend 1 wird im Rahmen des On-Board-Diagnoseverfahrens 1 in einem ersten Schritt S1 der NOX-Sensor 2 von der Motorsteuerung 5 entkoppelt. Dieser erste Schritt S1 wird vor allem dann benötigt, wenn das On-Board-Diagnoseverfahren 1 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 4 durchgeführt wird. Wird das On-Board-Diagnoseverfahren 1 dagegen beim Starten des Verbrennungsmotors 4 durchgeführt, kann je nach Startprozedur vorgesehen sein, dass der NOX-Sensor 2 erst bei Erreichen seiner vorbestimmten Betriebstemperatur in die Motorsteuerung 5 eingekoppelt wird. In diesem Fall wird im ersten Schritt S1 überprüft, ob der NOX-Sensor 2 in die Motorsteuerung 5 eingekoppelt ist. Ist der NOX-Sensor 2 in die Motorsteuerung 5 eingekoppelt, wird er im ersten Schritt S1 davon entkoppelt, so dass anschließend das On-Board-Diagnoseverfahren 1 fortgesetzt werden kann. Ist der NOX-Sensor 2 dagegen nicht in die Motorsteuerung 5 eingekoppelt, weil es sich z.B. um einen Startvorgang handelt, erfolgt im ersten Schritt S1 nur die Feststellung, dass das On-Board-Diagnoseverfahren 1 fortgesetzt werden kann.Accordingly 1 As part of the on-board diagnostic method 1, the NOX sensor 2 is decoupled from the engine control 5 in a first step S1. This first step S1 is required above all if the on-board diagnostic method 1 is carried out while the internal combustion engine 4 is running. If, however, the on-board diagnostic method 1 is carried out when the internal combustion engine 4 is started, depending on the start procedure, it can be provided that the NOX sensor 2 is only coupled to the engine control 5 when its predetermined operating temperature is reached. In this case, the first step S1 checks whether the NOX sensor 2 is coupled to the engine control 5. If the NOX sensor 2 is coupled to the engine control 5, it is decoupled from it in the first step S1 so that the on-board diagnostic method 1 can then be continued. If, however, the NOX sensor 2 is not coupled to the engine control unit 5, e.g. because it is a start-up process, the first step S1 only determines that the on-board diagnostic procedure 1 can be continued.

In einem auf den ersten Schritt S1 folgenden zweiten Schritt S2 wird die Temperatur eines Keramikelements 12 des NOX-Sensors 2 auf eine vorbestimmte Diagnosetemperatur eingestellt. Diese Diagnosetemperatur kann beispielsweise bei etwa 400 °C liegen und liegt jedenfalls unterhalb einer Betriebstemperatur des NOX-Sensors 2, die beispielsweise bei etwa 700 °C liegen kann. Erfolgt das On-Board-Diagnoseverfahren 1 während des Betriebs des Verbrennungsmotors 4 wird die Temperatur des Keramikelements 12 von der Betriebstemperatur auf die Diagnosetemperatur abgesenkt. Erfolgt das On-Board-Diagnoseverfahren 1 dagegen beim Starten des Verbrennungsmotors 3, wird die Temperatur des Keramikelements 12 von der Umgebungstemperatur auf eine Temperatur, insbesondere auf die Diagnosetemperatur angehoben. Hierzu kann eine Heizung 13 verwendet werden, mit der der NOX-Sensor 2 ausgestattet ist, um das Keramikelement 12 auf die Betriebstemperatur zu erwärmen bzw. aufzuheizen.In a second step S2 following the first step S1, the temperature of a ceramic element 12 of the NOX sensor 2 is set to a predetermined diagnostic temperature. This diagnostic temperature can be, for example, around 400 °C and is in any case below an operating temperature of the NOX sensor 2, which can be, for example, around 700 °C. If the on-board diagnostic method 1 is carried out during operation of the device, combustion engine 4, the temperature of the ceramic element 12 is lowered from the operating temperature to the diagnostic temperature. If, however, the on-board diagnostic method 1 is carried out when the combustion engine 3 is started, the temperature of the ceramic element 12 is raised from the ambient temperature to a temperature, in particular to the diagnostic temperature. For this purpose, a heater 13 can be used, with which the NOX sensor 2 is equipped, in order to warm or heat up the ceramic element 12 to the operating temperature.

In einem dritten Schritt S3, der gleichzeitig oder nach dem zweiten Schritt S2 durchgeführt wird, erfolgt eine Überwachung eines elektrischen Signals des NOX-Sensors 2, das mit der Temperatur des Keramikelements 12 korreliert. Zweckmäßig handelt es sich bei diesem elektrischen Signal um ein Binärsignal bzw. eine Binärspannung des NOX-Sensors 2 und/oder um ein Linearsignal des NOX-Sensors 2. Über das Binärsignal bzw. über die Binärspannung wird während des ordnungsgemäßen Betriebs des NOX-Sensors 2 ermittelt, ob die Messwerte des NOX-Sensors 2 aktuell einen Stickoxidanteil im Abgas angeben oder einen Ammoniakanteil. Über das Linearsignal wird während des ordnungsgemäßen Betriebs des NOX-Sensors 2 ein relativ genauer Lambdawert für die aktuelle Abgaszusammensetzung ausgegeben. In einem vierten Schritt S4 wird überprüft, ob das jeweilige Signal auf einen vorbestimmten Mindestwert ansteigt oder nicht. Steigt das Singal auf den vorbestimmten Mindestwert an, wird in einem fünften Schritt S5 festgestellt, dass eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors 2 vorliegt. Zeigt die Überprüfung im vierten Schritt S4 dagegen, dass das jeweilige Signal nicht auf den Mindestwert ansteigt, wird in einem sechsten Schritt S6 festgestellt, dass eine Fehlfunktion des NOX-Sensors 2 vorliegt.In a third step S3, which is carried out at the same time as or after the second step S2, an electrical signal from the NOX sensor 2 is monitored, which correlates with the temperature of the ceramic element 12. This electrical signal is expediently a binary signal or a binary voltage from the NOX sensor 2 and/or a linear signal from the NOX sensor 2. The binary signal or the binary voltage is used to determine, during proper operation of the NOX sensor 2, whether the measured values from the NOX sensor 2 currently indicate a nitrogen oxide content in the exhaust gas or an ammonia content. The linear signal is used to output a relatively precise lambda value for the current exhaust gas composition during proper operation of the NOX sensor 2. In a fourth step S4, it is checked whether the respective signal increases to a predetermined minimum value or not. If the signal rises to the predetermined minimum value, it is determined in a fifth step S5 that the NOX sensor 2 is functioning properly. If, however, the check in the fourth step S4 shows that the respective signal does not rise to the minimum value, it is determined in a sixth step S6 that the NOX sensor 2 is malfunctioning.

Im vierten Schritt S4 kann dabei eine vorbestimmte Zeitspanne berücksichtigt werden, innerhalb der das jeweilige Signal bei Erreichen der Diagnosetemperatur auf den vorbestimmten Mindestwert ansteigen muss, damit eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors 2 festgestellt werden kann. Damit lässt sich die Dauer des On-Board-Diagnoseverfahrens 1 auf einen für die Motorsteuerung 5 unkritischen Zeitrahmen begrenzen.In the fourth step S4, a predetermined time period can be taken into account within which the respective signal must rise to the predetermined minimum value when the diagnostic temperature is reached so that proper functioning of the NOX sensor 2 can be determined. This allows the duration of the on-board diagnostic method 1 to be limited to a time frame that is not critical for the engine control 5.

Mit anderen Worten, im vierten Schritt S4 wird eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors 2 festgestellt, wenn das jeweilige Signal ab dem Erreichen der Diagnosetemperatur innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne auf den vorbestimmten Mindestwert ansteigt. Dagegen wird eine Fehlfunktion des NOX-Sensors 2 festgestellt, wenn das Signal ab dem Erreichen der Diagnosetemperatur innerhalb der vorbestimmten Zeitspanne nicht auf den Mindestwert ansteigt.In other words, in the fourth step S4, a proper function of the NOX sensor 2 is determined if the respective signal rises to the predetermined minimum value within the predetermined time period after reaching the diagnostic temperature. On the other hand, a malfunction of the NOX sensor 2 is determined if the signal does not rise to the minimum value within the predetermined time period after reaching the diagnostic temperature.

Für den Fall, dass die ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors 2 festgestellt worden ist, kann in einem siebten Schritt S7 das Keramikelement 12 auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt werden, nämlich vorzugsweise auf, die zuvor bereits erwähnte Betriebstemperatur. Nach dem Erwärmen des Keramikelements 12 auf die Betriebstemperatur kann in einen achten Schritt S8 der NOX-Sensor 2 wieder in die Motorsteuerung 5 eingekoppelt werden.If the proper functioning of the NOX sensor 2 has been determined, the ceramic element 12 can be heated to a predetermined temperature in a seventh step S7, namely preferably to the operating temperature already mentioned. After the ceramic element 12 has been heated to the operating temperature, the NOX sensor 2 can be coupled back into the engine control 5 in an eighth step S8.

Wird stattdessen die Fehlfunktion des NOX-Sensors 2 festgestellt, erfolgt in einem neunten Schritt S9 die Übermittlung einer entsprechenden Fehlermeldung an die Motorsteuerung 5.If, instead, a malfunction of the NOX sensor 2 is detected, a corresponding error message is transmitted to the engine control unit 5 in a ninth step S9.

Das Absenken der Temperatur des Keramikelements 12 kann passiv erfolgen. Hierzu kann die Heizung 13 des NOX-Sensors 2, die zum Erwärmen des Keramikelements 12 auf die Betriebstemperatur dient, ausgeschaltet oder reduziert oder zum Einstellen der Diagnosetemperatur angesteuert werden. Das Keramikelement 12 kann eine Keramiksonde des NOX-Sensors 2 sein, die bei an der Abgasanlage 6 montiertem NOX-Sensor 2 dem Abgas ausgesetzt ist und dementsprechend vom Abgas angeströmt bzw. umströmt werden kann.The temperature of the ceramic element 12 can be lowered passively. For this purpose, the heater 13 of the NOX sensor 2, which serves to heat the ceramic element 12 to the operating temperature, can be switched off or reduced or can be controlled to set the diagnostic temperature. The ceramic element 12 can be a ceramic probe of the NOX sensor 2, which is exposed to the exhaust gas when the NOX sensor 2 is mounted on the exhaust system 6 and can therefore have the exhaust gas flowing against or around it.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102011077246 B3 [0004]DE 102011077246 B3 [0004]
  • DE 102011077251 B3 [0005]DE 102011077251 B3 [0005]

Claims (10)

On-Board-Diagnoseverfahren (1) für einen mit einer Motorsteuerung (5) eines Verbrennungsmotors (4) gekoppelten NOX-Sensor (2) zur Messung von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors (4), insbesondere eines Kraftfahrzeugs (3), - bei dem der NOX-Sensor (2) von der Motorsteuerung (5) entkoppelt wird, - bei dem nach oder mit dem Entkoppeln des NOX-Sensors (2) von der Motorsteuerung (5) eine Temperatur eines Keramikelements (12) des NOX-Sensors (2) auf eine vorbestimmte Diagnosetemperatur abgesenkt wird, - bei dem ein elektrisches Signal des NOX-Sensors (2) überwacht wird, - bei dem eine ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors (2) festgestellt wird, wenn das Signal auf einen vorbestimmten Mindestwert ansteigt, - bei dem eine Fehlfunktion des NOX-Sensors (2) festgestellt wird, wenn das Signal nicht auf den Mindestwert ansteigt.On-board diagnostic method (1) for a NOX sensor (2) coupled to an engine control (5) of an internal combustion engine (4) for measuring nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine (4), in particular of a motor vehicle (3), - in which the NOX sensor (2) is decoupled from the engine control (5), - in which after or with the decoupling of the NOX sensor (2) from the engine control (5), a temperature of a ceramic element (12) of the NOX sensor (2) is reduced to a predetermined diagnostic temperature, - in which an electrical signal of the NOX sensor (2) is monitored, - in which proper functioning of the NOX sensor (2) is determined when the signal rises to a predetermined minimum value, - in which a malfunction of the NOX sensor (2) is determined when the signal does not rise to the minimum value. On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, - dass als elektrisches Signal ein Binärsignal und/oder ein Linearsignal des NOX-Sensors (2) verwendet wird.On-board diagnostic procedures (1) according to Claim 1 characterized in that a binary signal and/or a linear signal of the NOX sensor (2) is used as the electrical signal. On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, - dass für den Fall, dass die ordnungsgemäße Funktion des NOX-Sensors (2) festgestellt worden ist, das Keramikelement (12) auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur erwärmt wird.On-board diagnostic procedures (1) according to Claim 1 or 2 , characterized in that - in the event that the proper functioning of the NOX sensor (2) has been determined, the ceramic element (12) is heated to a predetermined operating temperature. On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, - dass mit oder nach dem Erwärmen des Keramikelements (12) auf die Betriebstemperatur der NOX-Sensor (2) mit der Motorsteuerung (5) gekoppelt wird.On-board diagnostic procedures (1) according to Claim 3 , characterized in that - with or after heating the ceramic element (12) to the operating temperature, the NOX sensor (2) is coupled to the engine control (5). On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, - dass für den Fall, dass die Fehlfunktion des NOX-Sensors (2) festgestellt worden ist, der Motorsteuerung (5) eine entsprechende Fehlermeldung übermittelt wird.On-board diagnostic procedure (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that - in the event that the malfunction of the NOX sensor (2) has been detected, a corresponding error message is transmitted to the engine control unit (5). On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, - dass ein Absenken der Temperatur passiv erfolgt, indem eine Heizung (13) des NOX-Sensors (2), die zum Erwärmen des Keramikelements (12) auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur dient, ausgeschaltet wird oder reduziert wird oder zum Einstellen der Diagnosetemperatur angesteuert wird, und/oder - dass ein Anheben der Temperatur aktiv erfolgt, indem eine Heizung (13) des NOX-Sensors (2), die zum Erwärmen des Keramikelements (12) auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur dient, zum Einstellen der Betriebstemperatur angesteuert wird.On-board diagnostic procedure (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that - a reduction in temperature occurs passively by switching off or reducing a heater (13) of the NOX sensor (2), which serves to heat the ceramic element (12) to a predetermined operating temperature, or by controlling it to set the diagnostic temperature, and/or - a rise in temperature occurs actively by controlling a heater (13) of the NOX sensor (2), which serves to heat the ceramic element (12) to a predetermined operating temperature, to set the operating temperature. On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der NOX-Sensor (2) an einer Abgasanlage (6) des Verbrennungsmotors (4) so positioniert ist, dass der NOX-Sensor (2) Stickoxide und Ammoniak in einer Zusammensetzung des Abgases misst, mit der das Abgas aus der Abgasanlage (6) in die Umgebung (7) austritt.On-board diagnostic method (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the NOX sensor (2) is positioned on an exhaust system (6) of the internal combustion engine (4) such that the NOX sensor (2) measures nitrogen oxides and ammonia in a composition of the exhaust gas with which the exhaust gas exits the exhaust system (6) into the environment (7). On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der Verbrennungsmotor (4) eine Abgasanlage (6) mit mehreren Abgasnachbehandlungseinrichtungen (8) aufweist, die vom Abgas durchströmt werden, - dass der NOX-Sensor (2) so an der Abgasanlage (6) angeordnet ist, dass er Sickoxide und Ammoniak im Abgas stromab der zuletzt vom Abgas durchströmten Abgasnachbehandlungseinrichtung (8) misst.On-board diagnostic method (1) according to one of the preceding claims, characterized in that - the internal combustion engine (4) has an exhaust system (6) with a plurality of exhaust aftertreatment devices (8) through which the exhaust gas flows, - that the NOX sensor (2) is arranged on the exhaust system (6) such that it measures nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas downstream of the exhaust aftertreatment device (8) through which the exhaust gas last flowed. Diagnoseeinrichtung (11) für ein Kraftfahrzeug (3), - wobei die Diagnoseeinrichtung (11) mit einer Motorsteuerung (5) zum Steuern eines Verbrennungsmotors (4) des Kraftfahrzeugs (3) und mit einem NOX-Sensor (2) zum Messen von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors (4) koppelbar oder gekoppelt ist, - wobei die Diagnoseeinrichtung (11) so konfiguriert ist, dass sie während des Betriebs des Verbrennungsmotors (4) das On-Board-Diagnoseverfahren (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchführt.Diagnostic device (11) for a motor vehicle (3), - wherein the diagnostic device (11) can be coupled or is coupled to an engine control (5) for controlling an internal combustion engine (4) of the motor vehicle (3) and to a NOX sensor (2) for measuring nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine (4), - wherein the diagnostic device (11) is configured such that it carries out the on-board diagnostic method (1) according to one of the Claims 1 until 8 carries out. Kraftfahrzeug (3), insbesondere Personenkraftwagen, - mit einem Verbrennungsmotor (4), - mit einer Motorsteuerung (5) zum Steuern des Verbrennungsmotors (4), - mit einem NOX-Sensor (2) zum Messen von Stickoxiden und Ammoniak im Abgas des Verbrennungsmotors (4), - mit einer Diagnoseeinrichtung (11) nach Anspruch 9.Motor vehicle (3), in particular a passenger car, - with an internal combustion engine (4), - with an engine control (5) for controlling the internal combustion engine (4), - with a NOX sensor (2) for measuring nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas of the internal combustion engine (4), - with a diagnostic device (11) according to Claim 9 .
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