CN103109066B - 用于对排气传感器的功能进行监测的方法和装置 - Google Patents

用于对排气传感器的功能进行监测的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于对在内燃机的排气通道中的排气传感器的功能进行监测的方法。根据本发明如此规定，在内燃机的第一运行点中进行对排气传感器的第一功能控制，在排气传感器完好的情况下在内燃机的至少一个第二运行点中确定排气传感器的输出信号或由此导出的特征值并且将其作为学习值存储起来；在随后的内燃机运行期间在第二运行点中通过将排气传感器的输出信号或由此导出的特征值与学习值进行比较而对排气传感器的功能进行监测。本发明还涉及相应的用于实施根据本发明方法的装置。利用所提出的方法和装置，即使在内燃机不再或很少地以对于排气传感器监测适合的运行点运行时也可以监测排气传感器的功能。

Description

用于对排气传感器的功能进行监测的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于对内燃机的排气通道中的排气传感器的功能进行监测的方法。
本发明另外涉及一种用于对在内燃机的排气通道中的排气传感器的进行监测的相应的装置，带有一配设给内燃机和排气传感器的控制单元，该控制单元用于控制内燃机并且用于评价排气传感器的输出信号。
背景技术
现今在不同的实施方案中使用排气传感器来监测内燃机排放。为确保该功能，排气传感器必须以规则的间隔、例如在车载诊断（OBD）的范围内在其功能性方面进行测试。为了实施对此必须的诊断功能中的一些，必须存在特定的内燃机运行状态。因此，对由宽带-λ-探针所测得的氧浓度的可信性检查例如优选在内燃机的滑行运行工况下进行，其中不给内燃机输入燃料，因为在此在故障情况下传感器信号与预期值的偏差最大。
在内燃机新运行策略以及新技术的范围内，为了监测排气传感器功能所必须的内燃机运行点不再足够频繁地启动。因此，在按照起停方法运行的机动车中内燃机在驻车时被切断，从而不再存在或仅极少地存在怠速运行状态。在如混合驱动的新技术中，尽量阻止滑行运行工况。
除监测排气传感器外，还应当以特定的间隔为不同的排气传感器设置学习功能，例如宽带-λ-探针的位移适应/滑动适应。为此，在混合动力车辆中或在起停系统中专门地要求所必须的运行状态、在所述示例中为滑行运行工况。与该学习功能同时地也可以执行对于排气传感器的必要的诊断功能。但诊断功能的实施在此限于学习功能的时长及其执行频率。
发明内容
本发明的目的是提供一种方法，利用该方法即使在对此必须的内燃机运行点很少出现或者说开动（anfahren）时也能监测排气传感器的功能。
本发明的目的另外在于提供一种用于实施该方法的相应装置。
本发明的涉及方法的目的以如下方式实现：在内燃机的第一运行点中进行对排气传感器的第一功能控制，所述方法在排气传感器完好的情况下在内燃机的至少一个第二运行点中确定排气传感器的输出信号或由此导出的特征值并且将其作为学习值存储起来；在随后的内燃机运行期间在第二运行点中通过将排气传感器的输出信号或由此导出的特征值与学习值进行比较而对排气传感器的功能进行监测。
在此，第一功能控制在一对于排气传感器功能监测适合的、然而很少开动的内燃机运行点中进行。在此可以可靠地识别出：排气传感器是否运行正常。然后，在检查出排气传感器功能正常的情况下，有针对性地或在内燃机的常规运行中开动一经常开动的内燃机第二运行点，并且在该运行点中检测学习值。在此，学习值是在第二运行点中的排气传感器输出信号或由此导出的特征值。在随后的内燃机运行中，这时可以在经常存在的运行阶段期间在第二运行点中并且进而足够频繁地执行对排气传感器的功能监测。为此将这时存在的排气传感器输出信号或由此导出的特征值与学习值相比较。可以针对第二运行点或针对任意多的另外的运行点检测学习值，从而能够确保足够频繁地检查排气传感器功能。
对于将第二运行点中当前的输出信号实际值或由此导出的特征值与此前确定的学习值相比较有利的是：仅须识别和监测相对于初始状态的改变。不必考虑系统的总公差，这首先实现了在对此更合适的第一运行点以外进行排气传感器的功能监测。
能以如下方式实现排气传感器的输出信号的实际值或由此导出的特征值与学习值的简单比较：给该学习值配设一上阈值和一下阈值；如果排气传感器的输出信号或由此导出的特征值在监测期间高于上阈值或低于下阈值，则推断出排气传感器存在错误。在规定阈值时在此既可以考虑在确定排气传感器输出信号以及在确定运行点时的测量精度，也可以考虑——例如由于允许的排气传感器老化引起的——排气传感器的输出信号的允许的改变。
基于个别的错误测量的排气传感器损坏的错误诊断能以如下方式避免，如果在连续进行的监测阶段中反复地识别出排气传感器存在错误，则推断出排气传感器存在错误。
为了能可靠地识别出排气传感器故障可以规定：作为第二运行点选择如下的内燃机运行状态：其经常出现和/或其在对排气传感器监测的足够长的时间段中出现和/或在其中在待识别的故障中排气传感器显示出大偏差。
在此能以如下方式明确地规定出第二运行点，通过转速或喷射量或空气量或排气再循环状态分别单独考虑地或与参数组合地确定内燃机的第二运行点。
根据本发明的一优选的变型实施方式可以规定：在第一运行点中内燃机在滑行运行工况中运行和/或在第二运行点中内燃机在部分负荷下运行。滑行运行工况使得能够对不同的排气传感器——例如宽带-λ-传感器——进行绝对检查，这是因为在此不给内燃机输入燃料，该运行点被明确地描述，并且因此能够为了与一明确地确定要规定的值相比较而足够精确地测量传感器信号。因为内燃机主要在部分负荷下运行，所以在此在第二运行点中可以足够频繁地检查排气传感器的功能。在此用于排气传感器的绝对检查的公差在部分负荷下过大；但根据本发明通过与此前确定的学习值相比较而进行的相对估计实现了，即使在部分负荷下也能对排气传感器的故障进行可靠地识别。
根据内燃机的运行策略以及新技术，例如按起停方法运行内燃机或在混合动力系统中的使用，特定的运行点仅为了给不同使用的传感器实施学习功能而出现。在内燃机的常规运行期间这样的运行点不再存在。但为了实现排气传感器的第一功能监测可以规定，对排气传感器的第一功能控制在内燃机的运行阶段中进行，其是为了实施用于排气传感器或用于其它传感器的学习功能所需要的。
本发明的涉及装置的目的以如下方式实现：在控制单元中规定第一程序流程，该第一程序流程触发内燃机的第一运行点并且在第一运行点期间执行排气传感器的第一功能控制，在排气传感器完好的情况下触发内燃机的至少一个第二运行点并且检测排气传感器的输出信号或由此导出的特征值并且将其作为学习值存储在控制单元中；在控制单元中规定第二程序流程，该第二程序流程在随后的内燃机运行期间在第二运行点中通过将排气传感器的输出信号或由此导出的特征值与学习值相比较来进行对排气传感器的功能监测。
第一程序流程首先实现了按照已知的方法对排气传感器的功能进行监测，从而对于接下来规定的、对学习值的确定能够可靠地基于无错误的排气传感器。为此出现一很少出现的第一运行点，其实现了排气传感器的功能性的明确的估计。
通过在经常出现的内燃机第二运行点中确定排气传感器的输出信号或由此导出的特征值来得到学习值。因为针对当前系统确定学习值，所以能忽略如下的公差，其使得在没有直接测量的情况下预测学习值不可能或使得从一个系统到另一系统传递学习值不可能。因此，利用第二程序流程能在经常出现的内燃机第二运行点中通过将当前的输出信号或由此导出的特征值与学习值相比较来证明排气传感器的功能性。在此有利的是：所述功能可以在使用现有的处理器单元和存储器单元的情况下通过对控制单元的单纯的软件-扩展来低成本地转换或者说实施（umsetzen）。
所述方法和装置优选能用于对λ-探针进行监测。
此外，所述方法和装置优选能用于对排气传感器进行监测，所述排气传感器在以起停运行方式运行的内燃机的排气通道中或在混合动力车辆中使用的内燃机的排气通道中。
附图说明
下面借助附图中所示的实施例对本发明进行详细阐述。附图中：
图1示出了用于确定学习值的第一程序流程的第一流程图，
图2示出了用于监测排气传感器功能的第二程序流程的第二流程图。
具体实施方式
图1示出了用于确定学习值的第一程序流程的第一流程图，该学习值用于对一设计成宽带-λ-探针的排气传感器的功能进行监测。第一程序流程在此被存储在一未示出的、配设给内燃机的控制单元中，其中内燃机是混合动力系统的一部分。
在一第一功能块10中,内燃机在一滑行运行工况中运行。在内燃机的惯常运行中不存在滑行运行工况，该滑行运行工况专门用于实施宽带-λ-探针的位移适应（Schubadaption）。除了位移适应外，在对于宽带-λ-探针的功能控制适合的滑行运行工况期间，在第二功能块11中进行对宽带-λ-探针的第一功能控制。在第一询问12中借助第一功能控制判定：宽带-λ-探针是否运行正常。如果不是这样，则流程分支到第三功能块13并且其进行相应的故障报告。对于完好的宽带-λ-探针，在第一询问12后跟随的是第四功能块14。在第四功能块14中，内燃机以第二运行点在部分负荷下运行。第二运行点在此可以有针对性地被开动或在内燃机的规则运行期间被确定出。它可以通过转速、喷射量、空气量和排气再循环状态来描述。如果存在第二运行点，则在第五功能块15中确定宽带-λ-探针的输出信号并且由此求得的λ-值在第六功能块16中作为用于第二运行点的学习值或者说教导值（Lernwert）被存储。
图2示出在关于图1描述的技术领域中的、用于监测设计成宽带-λ-探针的排气传感器功能的第二程序流程的第二流程图。另外，该第二程序流程存储在控制单元中。如果通过在图1中描述的第一程序流程确定出用于第二运行点的学习值，则第二程序流程被激活。
在第七功能块20中，使内燃机惯常运行。在此，在第二询问21中测试，是否存在第二运行点。如果不是这样，内燃机继续惯常运行。
如果在第二询问21中确定存在第二运行点，则在第八功能块22中确定宽带-λ-探针的输出信号并且将输出信号转换成λ-值。在第九功能块23中，将这样求得的λ-值的实际值与在第一程序流程中为第二运行点确定的学习值相比较。在此在第三询问24测试：λ-值的实际值是否处在围绕学习值的给定的公差范围内。如果是这样，则基于完好的宽带-λ-探针并且该流程跳回到第七功能块之前。
如果λ-值的实际值在围绕学习值的公差范围外，则基于一损坏的宽带-λ-探针。为了提高结论可靠性并且避免错误的干扰报告，首先在第十功能块25中，使一计数器提高一增量。在第四询问26中询问：计数器是否达到一给定的值N。如果不是这样，则流程再跳转到第七功能块20之前。而如果计数器达到该给定的值N，也就是说反复地判定出λ-值实际值与学习值的偏差在允许的公差外，则基于一损坏的宽带-λ-探针。于是在第十一功能块27中，则利用相应的故障报告诊断出宽带-λ-探针损坏。
为了监测宽带-λ-探针的功能，在图1和2中示例性地示出该流程，但该流程可以有意义地应用于其它排气传感器，其功能监测优选在内燃机的很少出现的运行点中进行。相应的排气传感器的功能监测在此可以在一个或多个运行点中进行，其中在第一程序流程中必须针对不同的运行点确定学习值。
对于宽带-λ-探针的情况，例如可以监测调整管路上的负荷下降。这种负荷下降导致在宽带-λ-探针的氧浓度信号方面的倍增误差。相对误差与待测的氧浓度无关。与宽带-λ-探针的预期输出信号的绝对偏差在滑行运行工况中最大。因此，按照已知的方法，该误差通过在内燃机的滑行运行工况中对输出信号的信号范围监测来监测或通过在滑行运行工况中相对计算信号对输出信号进行可信性检查来监测。
对于混合动力系统提出：仅根据用于宽带-λ-探针的学习功能的要求采取滑行运行工况。这意味着，明显降低了诊断频率。但调整管路上的负荷下降对宽带-λ-探针的输出信号具有很大的影响。对于故障的监测在一其中采取滑行运行工况的阶段中检查:宽带-λ-探针是否运行正常。如果可靠地基于宽带-λ-探针无错误地工作，在一个或另一个运行点中在内燃机的部分负荷下针对氧浓度记录学习值。作为学习值在此使用宽带-λ-探针的输出信号或由此形成的λ-值。因此，为确定运行点而求得针对车辆的和针对探针的学习值。在行驶循环的继续运行中，如果不再采取滑行运行工况，则在第二程序流程中通过监测功能监测该学习值的保持。如果输出信号的实际值或由此形成的λ-值偏离学习值，则可以推断出宽带-λ-探针损坏。

Claims (10)

1.用于对在内燃机的排气通道中的排气传感器的功能进行监测的方法，其特征在于，在内燃机的第一运行点中进行对排气传感器的第一功能控制，在排气传感器完好的情况下在内燃机的至少一个第二运行点中确定排气传感器的输出信号或由此导出的特征值并且将其作为学习值存储起来；在随后的内燃机运行期间在第二运行点中通过将排气传感器的输出信号或由此导出的特征值与学习值进行比较而对排气传感器的功能进行监测。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，给该学习值配设一上阈值和一下阈值；如果排气传感器的输出信号或由此导出的特征值在监测期间高于上阈值或低于下阈值，则推断出排气传感器存在错误。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果在连续进行的监测阶段中反复地识别出排气传感器存在错误，则推断出排气传感器存在错误。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，作为第二运行点选择如下的内燃机运行状态：其经常开动和/或其在对排气传感器监测的足够长的时间段中开动和/或在其中在待识别的故障中排气传感器显示出大偏差。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过转速或喷射量或空气量或排气再循环状态分别单独考虑地或与参数组合地确定内燃机的第二运行点。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一运行点中内燃机在滑行运行工况中运行和/或在第二运行点中内燃机在部分负荷下运行。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，排气传感器的第一功能控制在内燃机的如下运行阶段中进行：其被要求用于实施针对排气传感器或针对另外的传感器的学习功能。
8.用于对在内燃机的排气通道中的排气传感器进行监测的装置，带有一配设给内燃机和排气传感器的控制单元，该控制单元用于控制内燃机并且用于评价排气传感器的输出信号，其特征在于，在所述控制单元中规定第一程序流程，该第一程序流程触发内燃机的第一运行点并且在第一运行点期间执行排气传感器的第一功能控制，并且在排气传感器完好的情况下触发内燃机的至少一个第二运行点并且检测排气传感器的输出信号或由此导出的特征值并且将其作为学习值存储在控制单元中；在控制单元中规定第二程序流程，该第二程序流程在随后的内燃机运行期间在第二运行点中通过将排气传感器的输出信号或由此导出的特征值与学习值相比较来进行对排气传感器的功能监测。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法和根据权利要求8所述的装置用于对λ-探针进行监测的应用。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的方法和根据权利要求8所述的装置用于对排气传感器进行监测的应用，所述排气传感器在以起停运行方式运行的内燃机的排气通道中或在混合动力车辆中使用的内燃机的排气通道中。
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