CN104204481A - 用于监控气体传感器的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控内燃机的气体传感器的方法和装置。在此提出，在内燃机的稳定运行中用高通滤波器过滤气体传感器的输出信号并且通过与相应处理的模型值的比较来分析高频的信号份额。利用所述方法以及用于实施该方法的装置尤其能够在废气净化或减少系统中的废气探测仪中识别电振动的气体传感器或者说干扰参数或误差在分析线路中的接入，由此能够在动态诊断中使得错误解释最小化。该监控功能能够有利地与动态诊断功能组合，该动态诊断功能同样通过与相应处理的模型值的比较来分析高频的信号份额。由此能够提高废气净化或减少系统的运行安全性。

Description

用于监控气体传感器的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于监控内燃机的气体传感器的方法，其中气体传感器根据几何形状、测量原理、老化或脏物而具有低通滤波行为，其中在有待测量的气体状态参数中，建模的并且测量的信号的比较实施诊断，并且其中所测量的信号是气体传感器的输出信号的实际值并且建模的信号是模型值。
本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。
背景技术
为了减少具有汽油机的PKW中的排放，通常使用3程催化器作为废气净化设备，其只有在空气燃料比λ以较高精度进行调节时才能足以转化废气。为此目的，借助于设置在废气净化设备前面的废气探测仪测量空气燃料比λ。利用这种用于氧气的废气净化设备的存储能力在稀薄阶段（Magerphasen）接收氧气并且在富裕阶段（Fettphasen）再放出氧气。由此实现了能够转化废气的可氧化的有害气体成分。在此，连接在废气净化设备后面的废气探测仪用于监控废气净化设备的氧气存储能力。必须在车载诊断（OBD）的范围内监控氧气存储能力，因为其代表了用于废气净化设备的转化能力的尺度。为了确定氧气存储能力，要么首先在稀薄阶段用氧气占据废气净化设备并且随后在富裕阶段中用废气中已知的λ值在考虑流出的废气量的情况下进行排空，要么首先在氧气的富裕阶段中排空废气净化设备并且随后在稀薄阶段中用废气中已知的λ值在考虑流出的废气量的情况下进行填充。当连接在废气净化设备后面的废气探测仪检测到不能再由废气净化设备存储的氧气时结束稀薄阶段。同样，当废气探测仪检测到流出富裕的废气时结束富裕阶段。废气净化设备的氧气存储能力相当于在富裕阶段期间用于排空的还原剂的量或者说在稀薄阶段用于填充的氧气量。从设置在前面的气体探测仪的信号以及从其它传感器信号中求得的废气质量流中计算精确的量。
如果设置在前面的废气探测仪的动力降低，例如由于脏物或老化，那么就不能再用所要求的精度调节空气燃料比，从而削减了废气净化设备的转化功率。此外能够获得废气净化设备的诊断中的偏差，该偏差会引起将正确工作的废气净化设备错误地分析为没有工作能力的。立法者延长行驶运行期间探测仪特性的诊断，从而确保还能够足够精确地调节出所要求的空气燃料比，排放不超过允许的极限值并且正确地监控废气净化设备。OBDII确定要求，不仅仅在其电工作能力方面而且也在其响应行为方面监控氧气探测仪以及其它的废气探测仪，也就是说，通过增加的时间常数和/或死时间（Totzeit）能够察觉到。废气成分的变化以及其识别之间的死时间和延迟时间必须在车载上检测到其是否还允许用于应用功能，也就是用于使用探测仪信号的控制、调节和监控功能。作为用于废气传感器的动态特性的特征参数，典型地使用从混合变化到信号边缘的死实现以及例如从信号升程（Signalhubs）的0%到63%或者从30%到60%的特定的上升时间。所述死时间也包含从发动机出口到探测仪的气体经过时间，并且尤其在传感器安装位置的操作中相应地变化。
在柴油发动机中，作为气体传感器或者气体浓度传感器使用宽带氧气探测仪以及与SCR催化器连接的NOX传感器。后者同样额外地提供了O2信号。宽带氧气探测仪或者NOX传感器的该O2信号在柴油发动机中不仅用于废气后处理装置的运行，而且也用于内发动机的排放减少。使用废气中所测量的O2浓度或者说所测量的λ信号用于动态地精确地调节空气燃料混合物并且如此使得未处理排放的分散最小化。在具有NOX存储催化器（NSC）的柴油发动机中，在催化器前面和后面的每个宽带氧气探测仪需要用于可靠地表示用于回收的富裕运行。内发动机的排放减少以及NSC运行同样对O2探测仪的动态特性提出特定的最小要求。目前，在从负载到推动的过渡中监控O2信号的上升时间，也就是在空气的正常O2含量下将特定的百分比上升到21%时进行监控。如果传感器信号在最大时间之后没有一次性到达特定的中间值，那么其解释为死时间误差。在具有NOX存储催化器（NSC）的柴油发动机中，还通常在催化器前面和后面比较氧气探测仪的响应行为。
为了未来的汽车时代或者说车型生产年份期望的是，也要求在降低的O2浓度下监控传感器动态。此外，在混合动力汽车中未来不再给出推动阶段并且由此没有带有恒定的21%的O2浓度的阶段。用于这种附加要求的第一解决方案是DE 10 2008 001 121 A1中的主动监控以及DE 10 2008 040 737 A1中的基于观察的方法。
由DE 10 2008 040 737 A1公开了一种用于监控宽带氧气探测仪的动态特性的方法，其中借助于宽带氧气探测仪确定测量的λ信号，该λ信号相应于内燃机的废气中的氧气浓度，其中为内燃机分配了观察器，该观察器从输入参数中产生建模的λ信号并且其中从建模的λ信号和测量的λ信号的差或者从由建模的λ信号中导出的信号与从测量的λ信号中导出的信号之差形成估算误差信号作为在观察器中连接在模型前面的调节器的输入参数。在此提出，从对估算误差信号的分析或者对从中导出的参数的分析中确定用于宽带氧气探测仪的通过死时间和反应时间表征的动态特性的尺度，并且将用于动态特性的尺度与预先给出的极限值进行比较，从而分析宽带氧气探测仪的动态特性对于内燃机的设置的运行足够到什么程度。
在DE 10 2008 001 569 A1中还描述了一种用于LSU动态模型的在线适应的方法和装置。该文章具体地涉及用于适应废气探测仪的动态模型的方法和装置，该废气探测仪是内燃机的废气通道的组成部分并且用该废气探测仪确定用于调节空气燃料成分的λ值，其中在内燃机的控制装置或者说诊断装置中与之平行地计算模拟的λ值，并且由操作者函数使用不仅模拟的而且测量的λ值。在此提出，在进行的汽车运行中通过分析信号变化在激励系统时确定废气探测仪的跳跃特性并且根据该结果适应废气探测仪的动态模型。
为了识别传感器特性，在此追溯到已知的用于监控宽带氧气探测仪动态的功能上。类似的例如用于O2信号或者说O2传感器的装置适用于废气传感器的其它气体浓度信号例如NOX信号。因此假设监控函数之间的类似性。
根据DE 10 2008 001 121 A1的方法是主动监控。其包含通过测试喷入引起的激励，该激励不仅提高了燃料消耗而且也增加了排放。按DE 10 2008 040 737 A1的方法虽然被动运行，但是前提条件是所谓的观察器，该观察器的应用是耗费的。此外，两种方法的目的根本在于识别更大的死时间变化。
在申请人的还没有公开的带有内部文件登记号码R.339892的申请中描述了另一种用于动态监控内燃机的气体传感器的方法以及用于实施该方法的装置，该装置例如作为废气探测仪布置在内燃机的废气通道中作为废气监控以及减低系统的部件或者作为废气浓度传感器布置在内燃机的送气通道中，其中，气体传感器根据几何形状、测量原理、老化或者脏物而具有低通滤波行为，其中，在有待检测的气体状态参数变化时基于建模的以及测量的信号的比较实施动态诊断，并且其中，所测量的信号是气体传感器的输出信号的实际值并且建模的信号是模型值。在此提出，用高通滤波器过滤气体传感器的输出信号并且在有待测量的气体状态参数例如气体浓度变化时分析高频信号份额。在此能够通过内燃机的激励实现改变。用该方法能够在气体传感器中证明以及确定动态方面的变化。本发明意义中的气体传感器是能够测量气体状态或者说检测变化的传感器。在此，气体状态能够通过气体的温度、气体压力、气体质量流和/或确定的气体份额的浓度例如氧气含量或NOX含量进行描述。气体传感器具有典型的低通滤波行为，该低通滤波行为还取决于其结构的几何形状。此外，这种传感器能够基于老化或者外部影响（例如由于柴油发动机中的积碳）改变其响应行为。
这种动态诊断的方法原则上适合于监控或者说识别内燃机的空气以及废气系统中传感器的T63滤波器时间常数。为此，函数在较高频率范围内比较传感器信号和基于模型的参考信号的信号能量。然而原则上会根据R.339892用监控原理以错误的方式识别电振动的探测仪作为动态正常运行。当废气探测仪强烈积碳时这种情况例如是可以设想的，然而在电缆束上电磁干扰接入或者分析线路具有电误差（双倍误差）。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种用于气体传感器的动态监控的拓展方案，其额外地实现振动识别或者说电干扰参数的识别。
此外，本发明的任务是提供一种相应的用于实施所述方法的装置。
涉及所述方法的任务通过以下方法得到解决，即在内燃机的静态运行中用高通滤波器过滤气体传感器的输出信号并且通过与相应处理的模型值的比较来分析高频的信号份额。如此在静态运行中在高通滤波之后出现比较高的信号能量指示干扰参数的干扰或者说接入，当同时在该静态运行中同样高通滤波的用于模型值的信号能量假定为较低的值时。由此，用该方法能够识别电振动的气体传感器或者说干扰参数或误差在分析线路中的接入，由此能够在动态诊断时将错误解释最小化。
为了能够在噪音、干扰和有效信号之间进行区分，要求静态识别。如果求得有待测量的气体状态参数的变化速度，那么可以从中检测到内燃机的静态运行，因为静态运行仅仅具有用于有待测量的气体状态参数的小到几乎没有的变化速度。这可以用有待测量的物理参数的模型以及其它高通滤波器进行。在此，气体的状态可以通过气体的温度、气体压力、气体质量流和/或确定的气体份额的浓度例如氧气含量或NOX含量进行描述。在O2传感器的情况下例如足以将空气和燃料质量换算成O2浓度并且用低通滤波器将其延迟，该低通滤波器相当于能起作用的废气传感器。该低通滤波器与和真实的废气探测仪相同的高通滤波器串联。通过静态阶段中两个高通输出的比较能够推断出振动的传感器也就是推断出电误差。
优选的方法变型方案提出，气体传感器的高频信号份额的能量或者功率以及来自气体传感器模型的相应高通滤波的输出信号的能量和功率与用于能量或功率的阈值进行比较并且根据比较推断出气体传感器的电误差的存在或者推断出振动的出现。
在此可以提出，在超过用于气体传感器的高频信号份额的能量或功率的上阈值并且同时低于由模型确定的建模的信号的高频信号份额的能量或功率的下阈值时，推断出电振动的气体传感器。在分析高通滤波的信号能量、即用于气体传感器的ФS和用于建模的信号的ФM时相应地适用：当模型路径的能量ФM小于下阈值Фunten并且同时传感器路径的能量ФS大于上阈值Фoben时，可以如此解释，即发动机工作点大约恒定并且传感器信号相应地强烈波动。在这种情况下可以推断出振动的传感器。
在此有利的是，保存在模型中的模型时间常数TM相应于名义上的气体传感器并且/或者该模型时间常数以及阈值根据气体状态参数进行适配。用于气体传感器例如废气探测仪的动态的特征参数通常取决于废气质量流、废气体积流或废气速度。因此有利地也根据废气的这种状态参数跟踪模型时间常数TM和阈值。
在一种优选的方法变型方案中以事件控制（ereigenisgesteuert）传感器信号以及建模的信号的高频信号份额的积分或者在内燃机的已知的稳定运行中开始并且在时间或事件上进行控制，也就是说在固定的积分持续时间T之后或者在识别到的运行点变换时结束。在纯粹的时间控制中必要时必须抛弃积分持续时间T内运行点变化时的结果。
在以事件控制的情况下，用于气体传感器的信号能量ФS和用于建模的信号的信号能量ФM强烈地取决于实际的积分持续时间Taktuell。因此，在一种方法变型方案中提出，在以事件控制的情况下所述阈值根据实际的积分持续时间Taktuell进行匹配，该积分持续时间与典型的积分持续时间Tnorm不同。这例如可通过以下情况发生，即应用用于典型的积分持续时间Tnorm的阈值Фunten和Фoben，并且根据以下公式匹配实际的积分持续时间Taktuell。
一种替代的方法变型方案在于，不比较信号能量ФM或者说ФS，而是分析传感器信号以及建模的信号的高频信号份额的平均的信号功率并且与可应用的功率阈值进行比较。相应地根据PM=ФM/T以及PS=ФS/T获得平均的信号功率。在这种情况下积分结果通过相应的积分持续时间T来除尽。所述阈值就通过相应的功率阈值Punten和Poben替换。该处理方法具有以下优点，即阈值不必配合实际上的积分持续时间。
为了改善诊断的选择性以及信号噪音比，建议在高通滤波中额外地用滤波器单元或者说滤波器函数过滤气体传感器的信号和/或建模的信号，所述滤波器单元或者说滤波器函数在其特性曲线中在小输入参数的范围内具有不敏感区域或者死区域，其中其额外地在其特性曲线中具有跳跃。以此尤其抑制了会由于噪音而出现的小信号参数。在高通滤波中使用这种额外的滤波器单元或者说滤波器函数不仅在传感器路径中是很有意义的，而且在模型路径中也是很有意义的，因为该模型典型地使用其它同样会消失的传感器信号。当已知潜在的电误差并且其具有比噪音更低的频率时，也可以将软件低通滤波器在非线性（Nichtlinearitäten）之前用在信号路径中。
在用于滤波器单元或者说滤波器函数的相应的变型方案中可以提出，该滤波器单元的特性曲线与信号的用于计算高频信号份额的信号功率的乘方的功能性进行综合，或者使用高通滤波信号输出的数值或者也将数值形成与滤波器单元的特性曲线中不敏感区域或死区域进行综合。
按本发明的监控方法尤其可以有利地用在气体传感器中，该气体传感器用作气体压力传感器、气体温度传感器、气体质量流传感器或气体浓度传感器、作为内燃机废气通道中废气探测仪、作为废气监控系统和废气减少系统的部件，或者用在内燃机的输入管道中例如吸入弯头中，从而检测到气体状态参数或者说浓度。所述与排放相关的气体传感器由于开头提到的关于其动态以及常规功能方面的要求必须进行监控。在此，识别不允许的振动在正确的诊断结构方面有着重大的意义。如此，例如能够监控气体压力传感器的响应行为并且在例如气体压力传感器到吸入弯头的接合部阻塞或者折弯时检测动态的削减。气体温度传感器或气体质量流传感器例如能够构造成内燃机的输入空气管道内部的热膜空气质量测量器，其中能够记录由于脏物造成的动态损耗。
例如会引起振动的干扰信号耦合能够用所述方法识别。只要对于这种传感器的信号能够说明合适的模型，那就能够有利地应用按本发明的方法，如前面在其方法变型方案中描述的一样。
作为气体传感器，尤其考虑宽带氧气探测仪（LSU探测仪）或NOX传感器形式的废气探测仪，用所述废气探测仪能够确定气体混合物中的氧气含量。对于构造成宽带氧气探测仪或者持续的氧气探测仪的废气探测仪来说，为了进行诊断优选根据前面所描述的方法变型方案将测量的氧气浓度与建模的氧气浓度进行比较。作为替代方案，可以为这种比较使用倒数的（reziproke）λ值，因为其几乎与氧气浓度成正比。与氧气浓度成比例的电参数也就是传感器中或者说配属的电路回路中的电压或电流同样是合适的。为了比较而引用的模型信号必须相应地进行换算。对于氧化氮传感器来说，作为实际值分析氧化氮传感器的输出信号，其中确定来自建模的NOX值的模型值。因此，所述监控能够特别有利地用在汽油发动机或稀薄发动机中，其废气净化设备具有用于氧化氮还原的催化器和/或装置。在此，出现的振动尤其会具有废气净化设备的运行方面的负面的效果。在废气净化设备后面构造的气体传感器必须考虑模型中废气净化对感兴趣的气体浓度的影响。可以替代地提出，仅仅在废气净化对感兴趣的气体浓度没有影响的阶段中进行诊断。
所述方法的具有其前面所描述的变型方案的另一应用方案可以常规地设置在具有至少一个传感器的处理中，其中可以通过具有时间常数以及必要时具有死时间的一阶滤波器近似计算该处理并且能够通过增大的滤波器时间常数描述减速的传感器的行为。原则上在此也获得了关于传感器的响应行为的评价方面的前面所述的优点。此外，能够在其调节行为方面改善这种处理，方法是使其调节器配合变化的时间常数。
如果如优选的方法变型方案提出的一样，前面描述的监控方法的功能性与用于气体传感器的动态诊断的方法组合，其中为了动态诊断在有待测量的气体状态参数变化时执行高频的信号份额的分析，那么可以明显提高动态诊断方法的坚固性，因为能够在很大程度上避免由于干扰信号耦合引起的误差解释，如其开头所提到的。在这种情况下，额外的应用花费是比较少的，因为由于动态诊断已经设置了所有重要的功能元件，监控功能能够用在这些功能元件上。在此能够在具有有待测量的气体状态参数变化的运行阶段中进行动态诊断，并且监控系统的振动或者稳定阶段中可能的电误差。作为可能的动态诊断方法，提供了开头提到的还没有公开的按照文件R.339892的方法。
涉及装置的任务通过以下方法得到解决，即为了实施按本发明的方法设置了监控单元，该监控单元具有用于分析高频信号份额的高通滤波器以及至少一个用于气体传感器和计算单元以及额外的滤波器单元或者说滤波器函数的模型用于实施按前面所描述的方法连同其变型方案所述的监控。在此，该监控单元可以是上一级的发动机控制装置的集成组件。在此，所述方法的功能性能够至少部分地基于软件地在其中执行。
附图说明
下面根据附图中所示的实施例更详细地解释本发明。附图示出：
图1是按本发明的方法能够应用的技术领域的示意图，
图2是具有信号能量的对比的动态诊断线路的框图，该信号能量能够用作用于检测振动或者说接入的电干扰参数的可信度测试的基础，
图3a和3b是高通滤波器作为具有滤波器单元的动态诊断线路的组成部分，其具有一不带有（图3a）和带有（图3b）跳跃的不敏感区域，
图4a和4b是不带有跳跃的不敏感区域的两个替代的实施方式，
图5a和5b是带有跳跃的不敏感区域的两个替代的实施方式，
图6是替代图2中的动态诊断线路的框图，该动态诊断线路具有平均信号功率的对比。
具体实施方式
图1示意性地以汽油发动机的例子示出了按本发明的用于诊断废气探测仪15的方法能够使用的技术领域。空气经由输入空气通道11输入内燃机10，并且其质量用空气质量测量器12确定。该空气质量测量器12可构造成热膜空气质量测量器。内燃机10的废气经由废气通道18输出，其中沿着废气的流动方向在内燃机10后面设置了废气净化设备16。该废气净化设备16通常包括至少一个催化器。
为了控制内燃机10设置了发动机控制装置14，该发动机控制装置一方面经由燃料计量装置13将燃料输入内燃机10，并且另一方面将空气质量测量器12和布置在废气通道18中的废气探测仪15以及布置在废气排出管路18中的废气探测仪17的信号输入该发动机控制装置。废气探测仪15在所示出的例子中确定输入内燃机10的燃料-空气-混合物的λ实际值。该废气探测仪可构造成宽带-氧气传感器或者持续的氧气传感器。所述废气探测仪17确定废气净化设备16后面的废气成分。该废气探测仪17可构造成跳跃探测仪或者二元探测仪。
关于废气探测仪15的改善的动态监测方面，可以提出使用高通和低通滤波器，从而在内燃机10的负载变换时检查废气探测仪15是否还识别浓度变化的高频率份额。这种气体传感器具有典型的低通滤波行为，该低通滤波行为还取决于其保护管的几何形状。此外，在柴油发动机中这种保护管还会积碳，由此减小了传感器的带宽。在时间范围内，降低的极限频率在更大的上升时间内表现出来，也就是说在不改变的激励中信号边缘变得更平坦。因此，如果人们用探测仪串联合适的高通滤波器，那么人们可以在负载变化陡峭时在高通滤波的输出信号上识别出低通滤波的极限频率大于还是小于高通滤波的极限频率。通过分析该高频的信号能量能够推断出传感器的动态，如其在文件R.339892中所描述的一样。
当废气探测仪15的信号能量在高通滤波之后在稳定运行中具有不可置信的高的值，那么还可以推断出电振动或干扰信号的接入。作为可信度检测的参考可以如R.339892中所描述地引用一模型。
本发明利用R.339892中公开的滤波器系统，用于在稳定的发动机运行阶段中寻找传感器信号中本来不允许存在的高频份额。如果人们将合适的高通滤波器与废气探测仪15串联，那么就抑制了测量信号的直流份额（Gleichanteil）以及低频份额。因此，在稳定的发动机运行中测量噪音只允许为高频滤波器的输出功率作出贡献。
图2在框图20中示出了R.339892中动态监控装置的基本结构。在上面部分中示出了用于以废气探测仪15测量的氧气浓度21的路径。由于真实的气体经过时间以及探测仪延时22，从真实的氧气浓度21中获得氧气探测仪信号22.1，其中，所述探测仪延时可通过死时间Tt或者说具有探测仪时间常数Ts的一阶低通滤波器来描述。通过以下关系式获得探测仪和气体经过时间22的传递函数，其中Ks是用于探测仪的放大系数：
Ks通常相应于探测仪的倍增或者来源于生产偏差和老化的导程误差。然而如果作为探测仪信号不使用氧气浓度，而是使用与之成比例的参数，那么Ks是用于将探测仪信号换算成氧气浓度的相应的传递系数并且也可以是具有维度的。随后用高通滤波23过滤氧气探测仪信号22.1并且用乘法器24进行乘方，这提供了相应于信号功率的信号。该信号随后借助于积分仪25求积分，从而获得了所测量的氧气含量的高频率的能量份额的信号能量25.1。在连接在后面的分析单元26中，从与相应处理的用于附有模型的确定的值的信号的比较中获得状态值26.1，该状态值能够用于诊断。
由于例如在电缆束上的接入或者通过分析线路的电误差能够如图2所示将电干扰参数34在传感器路径中接入。传感器的低通滤波行为当然不会对干扰参数的波谱产生影响。相应地，传感器的积炭（Verrußung）例如也不会对传感器路径的干扰敏感性产生影响。
高通滤波23能够在最简单的情况下设计成一阶高通滤波，其传递函数通过以下关系式描述
用TF作为滤波器的极限频率。如果废气探测仪15的极限频率超过了高通滤波23的极限频率TF，那么就形成如带通滤波的串联，也就是说，废气探测仪15的输入波谱的高频率还允许通过并且能够在输出波谱中检测到。如果相反，废气探测仪15的极限频率由于动态损耗处于高通滤波23的极限频率TF以下，那么该串联就封锁所有频率，从而在输出波谱中绝对不会再测量到频率份额。
在此，本发明原则上不限制于一阶的高通滤波器。而是也可以用于任意其它的高通滤波器。同样可以在低通滤波器包括废气探测仪15本身被另外地参数化时，例如用极限频率代替时间常数或者具有更高阶时使用该监控方法。
为了能够用R.339892中的方法在缓慢的废气探测仪15和不足的激励之间进行区分，必须评估废气成分的变化速度，这例如在宽带氧气探测仪中会根据空气和燃料质量变化发生。这可以随着滤波器的类似的串联发生。在宽带氧气探测仪的情况下，只需为此将存在的质量换算成O2浓度并且用低通滤波器延迟，该低通滤波器相应于起作用的废气传感器。该低通滤波器就与具有和真实的探测仪一样的传递功能的高通滤波串联。通过比较两个高通滤波输出就可以推断出真实的传感器的工作性能。在其它气体成分的情况下，可能需要使用额外的未处理排放模型。
在图2中框图20的下面部分中示出了附有模型的确定的能量值的准备或者说处理。从空气质量27mL和用于燃料计量装置13的额定燃料质量28mK中根据化学计算的修正在除法单元29中形成商并且计算λ值。燃料质量28可以从扭矩希望中获得，驾驶员预先给出该扭矩希望并且将该扭矩希望换算成燃料质量。在计算单元30中从λ值中确定计算的氧气含量30.1。根据模型31用以下传递函数计算建模的氧气含量31.1，
其中TtM表示模型死时间并且TM表示模型时间常数。
随后，该建模的氧气含量31.3用另一高通滤波23过滤并且用另一乘法器24进行乘方，该高通滤波的传递函数在最简单的情况下相应于一阶的高通滤波，乘方提供了相应于信号功率的信号。该信号随后借助于另一积分器25进行积分，从而获得用于建模的氧气含量的高频能量份额的信号能量25.1。
因为所述高通滤波23抑制了直流分量以及低频份额，所以仅仅相应的O2信号22.1、31.1的高频份额作出贡献。也就是在稳定运行中，两个高通滤波输出信号，即用于传感器信号的YS以及用于模型信号的YM在预见噪音时消失。相应地，两个信号能量25.1也应该在稳定运行中具有很低的值，
其中T代表积分持续时间。
现在可以从分析单元26中对两个信号能量25.1的比较中推断出废气探测仪15的电误差。当模型路径的能量ФM小于下阈值Фunten并且同时传感器路径的能量ФS大于上阈值Фoben时，可以如此解释，即发动机运行点大约是恒定的并且传感器信号还是强烈地波动，这暗示了电振动的废气探测仪15。总之适用：
为了改善诊断的选择性，值得推荐的是使用所谓的不敏感区域或死区域，如通常用于噪音过滤的一样。这在可应用的范围内抑制其输入参数的较小的值。该不敏感区域例如可以通过在图3a、3b、4a、4b以及5a和5b中所示的额外的滤波器单元32、33或者说带有其特性曲线的滤波器函数实现，其中该特性曲线也可以具有跳跃（各个滤波器单元33）。
图3a以截取部分示出了传感器路径。所述氧气探测仪信号22.1用高通滤波23过滤，其中该高通滤波具有滤波器单元，该滤波器单元具有不带有跳跃32的不敏感区域（死区域）。如此过滤的信号随后借助于乘法器24进行乘方并且用积分器25进行积分，从而在输出侧获得信号能量25.1。如从特性曲线中看出的，在此抑制了围绕零点的较小的信号参数。
图3b示出了相对于图3a的替代布置方案，其中适用一具有带有跳跃的不敏感区域的滤波器单元33，这额外地提高了选择性。
所述不敏感区域或者死区域可以与特性曲线中的乘方综合。同样也可以使用高通滤波输出信号的值并且数值形成也与特性曲线中的死区域综合。该变型方案在图4a、4b以及5a和5b中示出。
图4a示出了有不带有跳跃的不敏感区域（死区域）的滤波器单元32，其中将特性曲线设计成抛物线，从而能够取消乘法器24，因为滤波器单元32的抛物线状的传递函数已经在输出侧产生了相乘的信号。
图4b示出了具有不带有跳跃的不敏感区域（死区域）的滤波器单元32，其中数值形成与特性曲线中的死区域综合。
图5a和5b分别示出了替代图4a和4b的装置，其中滤波器单元33的特性曲线在不敏感区域中具有跳跃。
图6示出了相应的装置，其中与图2所示的系统不同，所述积分器25分别将结果通过积分时间T除尽并且由此用于比较用于PS和PM的平均的信号功率25.2。这种比较根据以下方式实现
这种功率比较当然可以与所有前面所述的根据图3a、3b、4a、4b以及5a和5b的不敏感区域进行组合。
这种使用方案可以考虑用在汽油或柴油内燃机中，其中要求气体传感器的振动识别，如其尤其在废气相关的传感器的情况下一样。该监控功能可以独立地使用或者与例如在R.339892中所描述的动态诊断功能相结合。

Claims (14)

1.用于监控内燃机（10）的气体传感器的方法，其中，气体传感器根据几何形状、测量原理、老化或脏物而具有低通滤波行为，其中，在有待测量的气体状态参数中建模的和测量的信号的比较来实施诊断，并且其中，测量的信号是气体传感器的输出信号的实际值并且建模的信号是模型值，其特征在于，在内燃机（10）的稳定运行中用高通滤波器（23）过滤气体传感器的输出信号并且通过与相应处理的模型值的比较来分析高频的信号份额。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，求得有待测量的气体状态参数的变化速度并且从中检测内燃机（10）的稳定运行。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，气体传感器的高频的信号份额的能量或功率以及来自气体传感器的模型（31）的相应高通滤波的输出信号的能量或功率与用于能量或功率的阈值进行比较，并且根据比较来推断出气体传感器的电误差的存在或者推断出振动的出现。
4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，在超过用于气体传感器的高频信号份额的能量或功率的上阈值并且同时低于用于从模型（31）中确定的建模的信号的高频信号份额的能量或功率的下阈值时，推断出电振动的气体传感器。
5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，保存在模型（31）中的模型时间常数TM相应于名义上的气体传感器并且/或者该模型时间常数以及阈值根据气体状态参数进行适配。
6. 按权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，以事件控制传感器信号以及建模的信号的高频信号份额的积分或者在识别到内燃机（10）的稳定运行的情况下开始并且以时间或以事件控制地结束。
7. 按权利要求6所述的方法，其特征在于，在以事件控制的情况下所述阈值根据实际的不同于典型的积分持续时间Tnorm的积分持续时间Taktuell进行匹配。
8. 按权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，分析传感器信号或建模的信号的高频信号份额的平均信号功率并且与可应用的功率阈值进行比较。
9. 按权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，在高通滤波中额外地利用滤波器单元（32、33）或者滤波器函数来过滤气体传感器的信号和/或建模的信号，所述滤波器单元或滤波器函数在其特性曲线中在小的输入参数的范围内具有不敏感区域或死区域，其中，所述不敏感区域或死区域能够额外地在其特性曲线中具有跳跃。
10. 按权利要求9所述的方法，其特征在于，所述滤波器单元（32、33）或滤波器函数的特性曲线与信号的乘方的功能性综合，或者使用高通滤波信号输出的数值或者也将数值形成与滤波器单元（32、33）的特性曲线中的不敏感区域或静止区域综合。
11. 按权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，作为气体传感器使用气体压力传感器、气体温度传感器、气体质量流传感器或气体浓度传感器，作为内燃机（10）的废气通道（18）中的废气探测仪（15），作为废气监控以及减少系统的部件或者内燃机（10）的输入空气通道（11）的部件。
12. 按权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，作为气体传感器使用宽带氧气探测仪或NOX传感器形式的废气探测仪（15），用其能够确定气体混合物中的氧气含量。
13. 按权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，将按权利要求1至12中任一项所述的监控方法与用于气体传感器的的动态诊断方法进行组合，其中为了动态诊断在有待测量的气体状态参数变化时实施高频的信号份额的分析。
14. 用于在内燃机（10）的废气通道中监控气体传感器的装置，其作为内燃机（10）的废气监控以及减少系统或输入空气通道中的部件，其中，气体传感器根据几何形状、测量原理、老化或者脏物而具有低通滤波行为，其中，在有待测量的气体状态参数中由于建模的和测量的信号的比较能够在监控单元中实施诊断，并且其中，测量的信号是气体传感器的输出信号的实际值并且建模的信号是模型值，其特征在于，所述监控单元具有用于分析高频信号份额的高通滤波器（23）以及至少一个用于气体传感器和计算单元以及额外的滤波器单元（32、33）或滤波器函数的模型（31），用于实施按权利要求1至13中任一项所述的监控。
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