DE102005059450A1 - Oxygen sensor e.g. lambda sensor, diagnosing method for internal combustion engine, involves comparing actual oxygen filling level of converter with releasing values, where release of signal takes place based on comparison result - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Diagnose eines in einer Abgasanlage angeordneten Sensors, jeweils gemäß dem Oberbegriff des entsprechenden unabhängigen Anspruchs.The The invention relates to methods and apparatus for diagnosing a arranged in an exhaust system sensor, respectively according to the preamble of corresponding independent Claim.
Nach heutigem Stand der Technik werden zur Sicherstellung einer größt möglichen Schadstoffkonvertierung Sauerstoffsensoren (Lambdasonden) in der Abgasanlage von Verbrennungsmotoren eingesetzt, mit deren Signalen über geeignete Regler das Kraftstoff/Luftverhältnis des Abgases dahingehend geregelt wird, dass der Katalysator in seinem optimalen Konvertierungsbereich arbeitet. Hierzu werden Sollwerte für die Signale der Sonden festgelegt. Es existieren verschiedenste Kombinationen von Regelalgorithmen sowie von Anzahl und Art der eingesetzten Lambdasonden und Katalysatoren. Um eine fehlerhafte Sonde erkennen zu können, umfassen Systeme nach heutigem Stand der Technik verschiedene Maßnahmen zur Prüfung der elektrischen Anschlüsse, zum Beispiel zur Erkennung von Kurzschlüssen in den Kabelführungen, sowie Plausibilitätsprüfungen der Sondensignale selbst.To Today's state of the art are to ensure the greatest possible Pollutant conversion Oxygen sensors (lambda sensors) in the Exhaust system used by internal combustion engines, with their signals via suitable Regulator the fuel / air ratio of the exhaust gas is regulated so that the catalyst in its optimal Conversion area works. For this purpose, setpoints for the signals the probes set. There are various combinations of Control algorithms and the number and type of lambda probes used and catalysts. To detect a faulty probe, include Systems according to the current state of the art different measures for testing the electrical connections, for example, to detect short circuits in the cable ducts, as well as plausibility checks of the Probe signals themselves.
Die
Durchführung
derartiger Plausibilitätsprüfungen erfolgt
unter genau definierten Randbedingungen. Da nicht ausgeschlossen
werden kann, dass auf Grund dynamischer Zustände des Abgassystems oder von
Streuungen der Systemkomponenten unbegründet auf Sondenfehler erkannt
sind, müssen
bis zu einer Fehlanzeige im Allgemeinen mehrere Messungen des Fehlverhaltens
erfolgen. Ferner gibt es für
derartige Plausibilitätsprüfungen verschiedene
Freigabebedingungen. Bei Systemen mit einer hinter dem Katalysator
verbauter Lambdasonde ist es bereits bekannt, zeitliche Entprellungen vorzunehmen.
Dabei wird berücksichtigt,
dass Katalysatoren aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften, insbesondere
ihrer Fähigkeit
zur Ein- und Ausspeicherung von Abgaskomponenten eine zeitliche
Pufferwirkung auf die Abgaszusammensetzung haben. Aus der
In
der
Ferner
ist aus der
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem ist es, die Diagnose eines in einer Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor angeordneten Sauerstoffsensors mittels einer Auswertung des Signals einer stromab des Katalysators angeordneten hinteren Sensors zu verbessern.The The problem underlying the invention is the diagnosis of a in an exhaust system for an internal combustion engine arranged oxygen sensor by means of a Evaluation of the signal arranged downstream of the catalyst rear sensor to improve.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch die Verfahren beziehungsweise Vorrichtungen mit den Merkmalen der jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst.The The problem underlying the invention is achieved by the methods or devices with the features of the respective independent claims.
Das gattungsgemäße Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor stromauf eines Katalysators angeordneten vorderen Sauerstoffsensors, zeichnet sich dadurch aus, dass eine aktuelle Sauerstoffbefüllung des Katalysators ermittelt und mit den Freigabewerten einer zugeordneten Freigabebedingung verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Freigabe des Signals des hinteren Sensors zur Auswertung erfolgt. Als Freigabebedingung wird in vorliegendem Zusammenhang eine Menge von Freigabewerten der Sauerstoffbefüllung des Katalysators bezeichnet, mit denen eine aktuelle Sauerstoffbefüllung des Katalysators verglichen wird, wobei eine Freigabe des Signals zur Auswertung voraussetzt, dass das Vergleichsergebnis eine Abweichung zwischen Freigabewerten und der aktuellen Sauerstoffbefüllung anzeigt, die kleiner als ein vorgegebener Schwellwert ist. Ergibt das Vergleichsergebnis, dass die aktuelle Sauerstoffbefüllung nicht nah genug an den Freigabewerten liegt, erfolgt keine Freigabe des Signals. Liegt die aktuelle Sauerstoffbefüllung des Katalysators genügend nah an den Freigabewerten, so wird erfindungsgemäß davon ausgegangen, dass der Katalysator mit einer ausreichenden Menge von Sauerstoff beladen ist, um sicher zu stellen, dass der Katalysator in seinem optimalen Konvertierungsbereich eingeregelt ist. In diesem Fall kann angenommen werden, dass der hinter dem Katalysator angeordnete Sensor ein Signal abgibt, das auf seinem Regelungssollwert steht. Im Vergleich zu einem Verfahren, das mit einer innerhalb eines Zeitintervalls durch den Katalysator durchgesetzten Abgasmassenmenge als Freigabebedingung arbeitet, kann erfindungsgemäß die Zeit bis zur Freigabe des Signals des hinteren Sensors, zumindest im Durchschnitt verkürzt und die Diagnosesicherheit sowie die Diagnosehäufigkeit erhöht werden.The generic method for the diagnosis of a front oxygen sensor arranged in an exhaust system for an internal combustion engine upstream of a catalytic converter is characterized in that a current oxygen filling of the catalytic converter is determined and compared with the release values of an associated release condition and a release of the signal of the sensor as a function of the comparison result rear sensor for evaluation. As a release condition is in the present context, a set of release values of the oxygen filling of the catalyst, with which a current oxygen filling of the catalyst is compared, wherein an approval of the signal for evaluation requires that the comparison result indicates a deviation between release values and the current oxygen filling, which is smaller than a predetermined Threshold is. If the result of the comparison shows that the current oxygen filling is not close enough to the release values, the signal is not released. If the current oxygen filling of the catalyst is sufficiently close to the release values, it is assumed according to the invention that the catalyst is loaded with a sufficient amount of oxygen in order to ensure that the catalyst is regulated in its optimum conversion range. In this case, it can be assumed that the sensor arranged behind the catalytic converter emits a signal which is at its desired control value. Compared to a method which operates as a release condition with an exhaust mass set through the catalyst within a time interval, according to the invention, the time to release the signal of the rear sensor can be shortened, at least on average, and the diagnostic reliability as well as the diagnosis frequency can be increased.
Als Sauerstoffbeladungsgrad wird die relative Beladung des Katalysators mit Sauerstoff, das heißt die Beladung des Katalysators mit Sauerstoff bezogen auf eine absolute Sauerstoffbeladungsmenge, bezeichnet.When Oxygen loading level becomes the relative loading of the catalyst with oxygen, that is the loading of the catalyst with oxygen based on an absolute Oxygen loading amount, called.
In Abhängigkeit von der Auslegung der Abgasanlage ist es zweckmäßig, wenn die Freigabewerte eine obere und/oder untere Schwelle des aktuellen Sauerstoffbelegungsgrads beinhalten. Bevorzugt ist wenn die obere Schwelle 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 100 % beträgt. Ferner ist bevorzugt, wenn die untere Schwelle 40 %, 30 %, 20 %, 10 % oder 0 % beträgt.In dependence From the interpretation of the exhaust system, it is useful if the clearance values an upper and / or lower threshold of the current oxygen occupancy level include. Preferably, when the upper threshold is 50%, 60%, 70 %, 80%, 90% or 100%. Furthermore, it is preferred if the lower threshold is 40%, 30%, 20%, 10% or 0%.
Es versteht sich, dass die obere Schwelle und die untere Schwelle jeweils so gewählt werden, dass eine Sauerstoffbeladung des Katalysators in einem Bereich vorliegt in dem eine optimale Konvertierung von Abgasschadstoffen gewährleistet oder zu erwarten ist.It It is understood that the upper threshold and the lower threshold respectively so chosen be that an oxygen loading of the catalyst in one area is in the optimum conversion of exhaust gas pollutants guaranteed or to be expected.
In einer weiteren Ausprägung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abgasanlage einen vorderen Lambdaregelkreis und einen hinteren Lambdaregelkreis mit zumindest einem stromab des Katalysators angeordneten hinteren Sauerstoffsensor aufweist. Von dem hinteren Lambdaregelkreis wird ein Ausgangssignal des hinteren Sauerstoffsensors verarbeitet, ein Differenzwert zu einem hinteren Solllambdawert gebildet und eine auf den Solllambdawert des vorderen Lambdaregelkreises wirkende Stellgröße ausgegeben. Zur Diagnose des hinteren Sauerstoffsensors wird die Zeitdauer t ermittelt, in der kein Vorzeichenwechsel des Differenzwerts erfolgt und falls die Zeitdauer t einen Wert tmax erreicht erfolgt eine aktive Verstellung des motorischen Luft/Kraftstoffverhältnisses zur Funktionsprüfung des hinteren Sauerstoffsensors. Erfindungsgemäß wird ein aktueller Sauerstoffbeladungszustand des Katalysators ermittelt und mit Freigabewerten einer zugeordneten Freigabebedingung für die genannte aktive Verstellung verglichen. In Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis erfolgt eine Freigabe der aktiven Verstellung. Die Freigabe der aktiven Verstellung in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis gewährleistet, dass die Diagnose des hinteren Sensors nur erfolgt, wenn der Sauerstoffbefüllungszustand des Katalysators eine optimale Konvertierung von Schadstoffen erwarten lässt und eine gewisse Größe von Fluktuationen des Sensorsignals mit damit verbundenen Vorzeichenwechseln des Differenzwertes eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Sensors erlaubt. Vorzugsweise kann die Zeit tmax vergrößert werden oder es kann auf die aktive Verstellung ganz verzichtet werden.In a further embodiment of the invention, it is provided that the exhaust system has a front lambda control loop and a rear lambda control loop with at least one rear oxygen sensor arranged downstream of the catalytic converter. An output signal of the rear oxygen sensor is processed by the rear lambda control loop, a difference value to a rear desired lambda value is formed, and a manipulated variable acting on the desired lambda value of the front lambda control loop is output. For the diagnosis of the rear oxygen sensor, the time period t is determined in which there is no sign change of the difference value and if the time t reaches a value t max , an active adjustment of the engine air / fuel ratio for functional testing of the rear oxygen sensor. According to the invention, a current oxygen loading state of the catalyst is determined and compared with release values of an associated release condition for said active adjustment. Depending on the result of the comparison, the active adjustment is released. The release of the active adjustment as a function of the comparison result ensures that the diagnosis of the rear sensor takes place only if the oxygen filling state of the catalyst can be expected optimal conversion of pollutants and a certain magnitude of fluctuations of the sensor signal with associated sign changes of the difference value on statement the functionality of the sensor allows. Preferably, the time t max can be increased or it can be completely dispensed with the active adjustment.
Es ist dabei zweckmäßig, wenn die Sauerstoffbeladung des Katalysators innerhalb eines durch eine obere und/oder untere Stelle definierten Bereichs liegt, falls eine Freigabe der aktiven Verstellung erfolgen soll. Ferner ist es zweckmäßig, wenn keine Freigabe der aktiven Verstellung erfolgt, falls das Signal der hinteren Sonde unterhalb und/oder oberhalb vorgegebener Schwellwerte liegt. Entsprechend den gegenwärtig üblicherweise verbauten Sensortypen ist es bevorzugt, wenn die Amplitude des hinteren Sensors innerhalb eines Bereichs zwischen 500 und 750 mV liegt.It is useful if the oxygen loading of the catalyst within one by one upper and / or lower position defined range, if one Release of the active adjustment should take place. Furthermore, it is useful if no Enable the active adjustment, if the signal of the rear Probe below and / or above predetermined thresholds. According to the currently common built sensor types, it is preferred when the amplitude of the rear Sensor is within a range between 500 and 750 mV.
Die
aktuelle Sauerstoffbeladung des Katalysators kann auf verschiedene
Weise ermittelt werden. Bevorzugt ist dabei, wenn die Ermittlung
der in den Katalysator in einem Zeitintervall ein- und ausgetragene
Sauerstoffmenge erfolgt, wie sie beispielsweise in der
Es ist zweckmäßig, dass Signal des hinteren Sensors bei einer Freigabe für eine Offset-Korrektur des vorderen Sensors heranzuziehen. Dabei versteht es sich, dass auch zusätzliche Freigabebedingungen vorgesehen sein können, die einen oder mehrerer Betriebsparameter der Abgasanlage zugeordnet sind. Bevorzugt sind dabei Betriebsparameter wie Abgasmasse, Abgasmassenstrom, Luftmassenstrom, Abgastemperatur, Lambdawert des Abgases.It is expedient to use the signal of the rear sensor when releasing for offset correction of the front sensor. It is understood that additional release conditions may be provided which are associated with one or more operating parameters of the exhaust system. Preference is given to operating parameters such as exhaust gas mass, exhaust gas mass flow, air mass flow, exhaust gas temperature, lambda value of the exhaust gas.
Die Erfindung umfasst auch eine Vorrichtung zur Diagnose eines in einer Abgasanlage für einen Verbrennungsmotor stromauf eines Katalysators angeordneten vorderen Sauerstoffsensors. Es erfolgt dabei eine Auswertung des Signals eines stromab des Katalysators angeordneten hinteren Sensors. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Ermittlung einer aktuellen Sauerstoffbefüllung des Katalysators, wobei der aktuelle Sauerstoffbefüllungsgrad des Katalysators ermittelt und mit den Freigabewerten einer zugeordneten Freigabebedingung verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis einer Freigabe des hinteren Sensors zur Auswertung erfolgt.The The invention also includes a device for diagnosing one in one Exhaust system for an internal combustion engine arranged upstream of a catalyst front oxygen sensor. There is an evaluation of the Signal of a downstream of the catalyst arranged rear sensor. The Device comprises a device for determining a current oxygen filling of the catalyst, wherein the actual oxygen filling degree of the Catalyst determined and with the release values of an assigned Release condition and depending on the comparison result a release of the rear sensor for evaluation takes place.
Ferner umfasst die Erfindung eine Vorrichtung zur Diagnose in einer Abgasanlage stromab eines Katalysators angeordneten hinteren Sauerstoffsensors wie in Zusammenhang mit dem entsprechenden Verfahren dargestellt wurde. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung zur Ermittlung einer aktuellen Sauerstoffbeladung des Katalysators und es ist vorgesehen, dass eine aktuelle Sauerstoffbeladung des Katalysators ermittelt und mit Freigabewerten einer zugeordneten Freigabebedingung für eine aktive Verstellung des motorischen Luft/Kraftstoffverhältnisses verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Freigabe der genannten aktiven Verstellung erfolgt.Further The invention includes a device for diagnosis in an exhaust system downstream of a catalyst arranged rear oxygen sensor as shown in connection with the corresponding method has been. The device comprises a device for determining a current one Oxygen loading of the catalyst and it is envisaged that a current oxygen loading of the catalyst is determined and with enable values of an associated release condition for an active Adjustment of the engine air / fuel ratio compared and in dependence from the comparison result, a release of said active adjustment he follows.
Wie an sich bekannt ist, kann der hintere Sensor bevorzugt als Breitbandlambdasensor und/oder als Teil eines NOX-Sensors ausgebildet sein.As is known per se, the rear sensor may be preferred as a broadband lambda sensor and / or be formed as part of a NOX sensor.
Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen erlauben eine effektive Diagnose von Sensoren von Abgasanlagen, bei denen der Katalysator als Dreiwege-Katalysator oder als NOX-Katalysator ausgebildet ist.The inventive method and devices allow effective diagnosis of sensors of exhaust systems where the catalyst is a three-way catalyst or is designed as a NOX catalyst.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen, der Zeichnung sowie der zugehörigen Beschreibung. Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.Further Benefits arise from the rest Dependent claims, the drawing and the associated Description. In the following the invention with reference to a drawing explained in more detail.
Erfindungsgemäß werden
zur Diagnose des vorderen und/oder des hinteren Sensors
Die
Vorrichtung
Der
vordere Regelkreis
Die
Einrichtung
Zur
Diagnose des vorderen Sensors wird eine aktuelle Sauerstoffbeladung
des Katalysators
In Abhängigkeit von der Auslegung der Abgasanlage ist es zweckmäßig, wenn die Freigabewerte eine obere und/oder untere Schwelle des aktuellen Sauerstoffbelegungsgrads beinhalten. Bevorzugt ist wenn die obere Schwelle 50 %, 60 %, 70 %, 80 %, 90 % oder 100 % beträgt. Ferner ist bevorzugt, wenn die untere Schwelle 40 %, 30 %, 20 %, 10 % oder 0 % beträgt.In dependence From the interpretation of the exhaust system, it is useful if the clearance values an upper and / or lower threshold of the current oxygen occupancy level include. Preferably, when the upper threshold is 50%, 60%, 70 %, 80%, 90% or 100%. Furthermore, it is preferred if the lower threshold is 40%, 30%, 20%, 10% or 0%.
Zur
Berechnung der in den Katalysator
Bei der Bewertungsgröße der bilanzierten Sauerstoffmenge, kann es sich um eine absolute oder eine relative Bewertungsgröße handeln. Bei einer relativen Bewertungsgröße, wird die bilanzierte Sauerstoffmenge auf einen vorab definierten Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators bezogen. Der vorab definierte der Wert der Sauerstoffspeicherfähigkeit kann eine maximale Sauerstoffspeichermenge des Katalysators sein. Ferner kann die definierte Sauerstoffmenge in Abhängigkeit von den Eigenschaften der Katalysatorbeschichtung im Hinblick auf eine zu erreichende maximale Schadstoffkonvertierung, für einen vorgegebenen Schadstoff, vorzugsweise ein NOX-, HC- oder CO-Anteil festgelegt werden.at the evaluation size of the balanced amount of oxygen, it can be an absolute or a relative rating. At a relative evaluation size, will the balanced amount of oxygen to a predefined value of Oxygen storage capacity of the catalyst. The pre-defined value of oxygen storage capacity may be a maximum oxygen storage amount of the catalyst. Furthermore, the defined amount of oxygen depending on from the properties of the catalyst coating in terms of a maximum pollutant conversion to be achieved, for one predetermined pollutant, preferably set a NOX, HC or CO content become.
Die
Bewertungsgröße kann
in Abhängigkeit von
dem aktuellen Wert einer Katalysatorkenngröße gewählt werden, wobei letztere
den Zustand des Katalysators
Von
dem hinteren Regelkreis
Die Sauerstoffbeladung des Katalysators liegt innerhalb eines durch eine obere und/oder untere Schwelle definierten Bereichs, falls eine Freigabe der aktiven Verstellung erfolgen soll. Ferner erfolgt keine Freigabe der aktiven Verstellung, falls das Signal der hinteren Sonde unterhalb und/oder oberhalb vorgegebener Schwellwerte liegt. Entsprechend den gegenwärtig üblicherweise verbauten Sensortypen ist es bevorzugt, wenn die Signalamplitude des hinteren Sensors innerhalb eines Bereichs zwischen 500 und 750 mV liegt. Auch bei dieser Diagnose können weitere Freigabedingungen zusätzlich verwendet werden.The Oxygen loading of the catalyst is within a through an upper and / or lower threshold defined area, if a release of the active adjustment should take place. Furthermore, no Release of the active adjustment, if the signal of the rear Probe below and / or above predetermined thresholds. According to the currently common Built sensor types, it is preferred if the signal amplitude of the rear sensor within a range between 500 and 750 mV is located. Also with this diagnosis can further release conditions additionally be used.
In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird zunächst
die Diagnose des hinteren Sensors
Zur
Berechnung der in den Katalysator
- 11
- Vorrichtungcontraption
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 44
- Pfeilarrow
- 55
- vorderer Regelkreisfront loop
- 77
- vorderer Reglerfront regulator
- 99
- hinterer Regelkreisrear loop
- 1111
- hinterer Reglerrear regulator
- 1313
- EinrichtungFacility
- 1515
- hinterer Sauerstoffsensorrear oxygen sensor
- 1717
- Abgasanlageexhaust system
- 1919
- Katalysatorcatalyst
- 2121
- vorderer Sauerstoffsensorfront oxygen sensor
- 2323
- SollwertpfadSetpoint path
- 2525
- SollwerteingangSetpoint input
- 2727
- Additionsstelleaddition site
- 2929
- Subtraktionsstellesubtraction
- 3131
- Pfeilarrow
- 31'31 '
- Pfeilarrow
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DE102005059450A DE102005059450A1 (en) | 2005-12-13 | 2005-12-13 | Oxygen sensor e.g. lambda sensor, diagnosing method for internal combustion engine, involves comparing actual oxygen filling level of converter with releasing values, where release of signal takes place based on comparison result |
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