CN105705753A - 在连续运行中诊断λ传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种在连续运行中诊断λ传感器的方法。该方法包括对λ传感器施加一个相加到一个泵电流(2)上的泵电流脉冲(21)和一个相加到该泵电流(2)上的泵电流反脉冲(22)，和由电压确定λ传感器的故障，该电压在施加脉冲(21，22)期间在λ传感器的一个泵电池和/或一个能斯特电池处测量。

Description

在连续运行中诊断λ传感器的方法
本发明涉及一种在连续运行中诊断λ传感器的方法。此外本发明涉及一种计算机程序，当它在计算设备或控制器上运行时它执行按照本发明的方法的全部步骤，以及一种储存这种计算机程序的数据载体。最后本发明涉及一种控制器，它设计成用于实施按照本发明的方法。
现有技术
法规要求监测内燃机的废气成分遵守极限值。为此在废气中借助于调节的三元催化器将不希望的物质如氧化氮和一氧化碳转换成被看作是不严重的物质如水蒸气，二氧化碳和氮。这种转换的前提在于供给内燃机的燃料空气混合物位于在化学计算的成分周围的一个确定的成分范围中。该化学计算的成分用参数λ=1表示。燃料空气混合物的成分借助于在内燃机的废气通道中设置的废气传感器，例如以宽带λ传感器的形式的传感器，监测，该传感器确定氧分压。
废气传感器的正确的功能和尤其也包括它们的耐老化能力极大地取决于它们的电子电路。在此一个特别重要的方面是λ调节，其中在市场上可获得的废气传感器在动态响应和延迟时间方面可以具有不同的特性。为了能够保证稳定的调节，例如在发动机控制器中安装的λ调节器必须用附加的电子电路补充，如果安装废气传感器，尤其是不同的提供商的废气传感器的话。为此例如使用一种以“CJ135λ探头接口集成电路（CJ135LambdaProbeInterfaceIC）”已知的λ调节器，它包含一个PID调节器。
校准和诊断测量在运行和评价λ传感器时大多数具有短时间的信号失效的结果，因为调节系统通常失去平衡。依据信号失效的时间长度情况，可能导致在监测和排放上的违法。为了避免这一点，在内燃机的空转阶段或起动-停车阶段中设置几个λ传感器诊断测量，这常常是汽车制造商不希望的。CJ135λ调节器固有地提供这样的能力，即可以与泵电流运行平行地进行校准测量，而不因此影响该运行。但是这种诊断测量在其与泵电流运行平行地实施时大多数总是导致信号的暂时的失效。
本发明的公开
按照本发明的用于在连续运行中诊断λ传感器的方法包括对λ传感器施加与一个泵电流相加的泵电流脉冲和与该泵电流相加的泵电流反脉冲并且由电压确定λ传感器的故障，该电压在施加脉冲期间在λ传感器的泵电池和/或能斯特电池上测量。“相加”按照本发明理解为，一个电流脉冲的值被加到为了连续地运行λ传感器规定的泵电流上。这个被加的值可以是负的，由此减去它的数值。按照本发明，泵电流反脉冲理解为一种电流脉冲，它的符号与泵电流脉冲的符号不同。即可能的是，泵电流脉冲是正的和泵电流反脉冲是负的或者泵电流脉冲是负的和泵电流反脉冲是正的。该方法能够实施一种诊断测量，其中泵电流运行仅仅被中断非常短的时间。在故障情况下，其可以借助于按照本发明的方法确定，可以涉及例如一种由于对λ传感器的基准体积的例如机械的损害造成的太弱的空气基准。此外故障可以基于对λ传感器的泵电池和能斯特电池的损害来确定，其导致在能斯特原理的意义上的泵电流的错误解释。
优选，泵电流脉冲和泵电流反脉冲被如此地选择，即通过泵电流脉冲，泵电流反脉冲和在这些脉冲之间产生的扩散效应和流动效应抵消λ传感器的能斯特电压的改变。由此λ传感器的调节系统在结束泵电流反脉冲之后立即再次处于稳定的状态下。
特别优选，泵电流反脉冲的Δ振幅在多个诊断周期上被如此调节，即λ传感器的能斯特电压的改变通过泵电流脉冲，泵电流反脉冲和在这些脉冲之间产生的扩散效应和流动效应抵消。Δ振幅按照本发明理解为在泵电流脉冲或泵电流反脉冲和泵电流之间的振幅差。在诊断结束时，对于典型的λ传感器应该不再存在对以后的泵电流的任何影响。对于具有在特定生产分散的界限处的特性的λ传感器而言这种调节在几个诊断周期内能够保证，对于这些λ传感器也不产生对随后的泵电流的任何影响。为了调节，尤其限定一种目标状态，该状态可以存在于，λ传感器的能斯特电压对应于其调节电压或者在诊断之后的λ传感器的泵电流对应于在诊断之前的λ传感器的泵电流。
更特别优选的是，由在泵电流脉冲的Δ振幅和泵电流反脉冲的Δ振幅之间的比确定λ传感器的扩散屏障的至少一个扩散特性和/或至少一个流动特性。以这种方式可以利用泵电流反脉冲的Δ振幅的调节，以确定λ传感器的当前的参数。
原则上泵电流脉冲的持续时间和泵电流反脉冲的持续时间在按照本发明的方法中可以是任意的。但是优选的是，泵电流脉冲的持续时间基本上对应于泵电流反脉冲的持续时间。“基本上对应于”尤其理解为，泵电流脉冲的持续时间对应于泵电流反脉冲的持续时间的90%至110%。此外优选，泵电流脉冲的持续时间和泵电流反脉冲的持续时间分别至少为20毫秒。此外优选，泵电流脉冲的持续时间和泵电流反脉冲的持续时间分别最高为250毫秒。
原则上，泵电流脉冲的Δ振幅和泵电流反脉冲的Δ振幅在按照本发明的的方法中可以取任意值。但是优选的是，泵电流脉冲的Δ振幅大于泵电流反脉冲的Δ振幅。这是有利的，以便补偿在泵电流脉冲和泵电流反脉冲之间产生的扩散和流动效应。
特别优选地，泵电流反脉冲的Δ振幅依据λ传感器的扩散屏障的至少一个扩散特性和/或至少一个流动特性选择。这些特性可以一次性地由测量或借助于流动和扩散公式计算被确定用于标准的λ传感器。对于由于制造原因与此不同的传感器，泵电流反脉冲的Δ振幅如前所述可以在多个诊断周期上进行调节。
在按照本发明的方法中可以在泵电流脉冲和泵电流反脉冲之间设置其它的泵电流中间脉冲。
按照本发明的计算机程序能够使按照本发明的方法在现有的控制器上执行，而不必对其进行结构改动。为此当其在计算设备或控制器上运行时它执行按照本发明的方法的全部步骤。按照本发明的数据载体储存按照本发明的计算机程序。通过在控制器上运行按照本发明的计算机程序获得按照本发明的控制器，它设计成用于借助于按照本发明的方法在连续运行中诊断λ传感器。控制器最好包括作为λ调节器的CJ135λ探头接口集成电路。
附图简述
本发明的实施例在附图中示出并且在下面的说明中详细解释。
图1示意示出宽带λ传感器的一个局部，该传感器可以借助于按照本发明的实施方式的方法在连续运行中进行诊断。
图2在简图中示出在借助于按照本发明的实施方式的方法诊断λ传感器期间λ传感器以及泵电流脉冲和泵电流反脉冲的能斯特电压的时间曲线。
本发明的实施例
常规宽带λ传感器1的一个局部在图1中示出。该传感器包括泵电池11，能斯特电池12，扩散屏障13，λ-1-空腔14和空气基准15。能斯特电池12在λ传感器1的常规运行策略中在利用基准泵电流下被调节到450mV的能斯特电压Un，由此在λ传感器1内部的λ-1-空腔14基本上可以被看作是无氧的。这通过施加泵电流到泵电池11上发生，泵电池将λ-1-空腔14与内燃机的废气A连接。废气A也经由扩散屏障13与λ-1-空腔14连接，通过扩散屏障废气A中的氧可以进入到能斯特电池12中，从此处该氧受原理上的限制经由泵电池11被再次泵回到废气中。所需要的泵电流经由能斯特电压调节器确定并且是废气A的氧浓度或λ值的尺度。
在按照本发明的方法的一个实施例中，这种λ传感器1，它的λ调节经由CJ135λ探头接口集成电路实施，在连续的运行中被诊断。在图2中示出在按照本发明的诊断之前、期间和之后的λ传感器1的能斯特电压Un的变化。通过CJ135-运行方式“调节的泵电流”，在一个诊断时间段中产生泵电流脉冲21和泵电流反脉冲22。它们在图2中通过无量纲的泵电流控制信号2的改变示出。首先对于70ms的时间段T21，具有已知的负的Δ振幅Δ21的泵电流脉冲21被调节到先前的被调节的状态，它使λ-1-空腔14充满氧离子的过压。直接地在此之后出现具有70ms的相同的持续时间T22的泵电流反脉冲22和相对于泵电流脉冲21的Δ振幅Δ21在相反方向上的减小的Δ振幅Δ22，由此在泵电流反脉冲22结束处能斯特电压Un再次位于450mV上和泵电流2立刻再次可以被称为被调节的。由此在按照本发明的方法的该实施例中在140ms之后实现泵电流的有效性的再次达到。

Claims (10)

1.在连续运行中诊断λ传感器(1)的方法，包括
-对λ传感器(1)施加一个相加到一个泵电流(2)上的泵电流脉冲(21)和一个相加到所述泵电流(2)上的泵电流反脉冲(22)，和
-由电压确定λ传感器(1)的故障，所述电压在施加脉冲(21，22)期间在λ传感器的一个泵电池和/或一个能斯特电池处测量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述泵电流脉冲(21)和所述泵电流反脉冲(22)如此地选择，即通过泵电流脉冲(21)，泵电流反脉冲(22)和在这些脉冲(21，22)之间产生的扩散效应和流动效应抵消λ传感器(1)的能斯特电压(Un)的改变。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，泵电流反脉冲(22)的Δ振幅(Δ22)在多个诊断周期上被如此地调节，即通过泵电流脉冲(21)，泵电流反脉冲(22)和在这些脉冲(21，22)之间产生的扩散效应和流动效应抵消λ传感器(1)的能斯特电压(Un)的改变。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，由在泵电流脉冲(21)的Δ振幅(Δ21)和泵电流反脉冲(22)的Δ振幅(Δ22)之间的比确定λ传感器(1)的扩散屏障(13)的至少一个扩散特性和/或至少一个流动特性。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，泵电流脉冲(21)的持续时间(t21)基本上对应于泵电流反脉冲(22)的持续时间(t22)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，泵电流脉冲(21)的Δ振幅(Δ21)大于泵电流反脉冲(22)的Δ振幅(Δ22)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，泵电流反脉冲(22)的Δ振幅(Δ22)依据λ传感器(1)的扩散屏障(13)的至少一个扩散特性和/或至少一个流动特性来选择。
8.计算机程序，当它在计算设备或控制器上运行时，它执行根据权利要求1至7中任一项所述的方法的全部步骤。
9.数据载体，其特征在于，它储存根据权利要求8所述的计算机程序。
10.控制器，其设计成，借助于根据权利要求1至7中任一项所述的方法在连续运行中诊断λ传感器(1)。
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