DE102006047188B4

DE102006047188B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde

Info

Publication number: DE102006047188B4
Application number: DE102006047188A
Authority: DE
Inventors: Stefan Barnikow; Michaela Schneider; Norbert Dr. Sieber
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2006-10-05
Filing date: 2006-10-05
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2026-10-06
Also published as: DE102006047188A1; US8196460B2; KR101369788B1; US20100037683A1; WO2008040732A1; KR20090086211A

Abstract

Verfahren zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei
– bezogen auf einen Sprung (SP_J_LR) einer ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) ein Messsignal der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert (SV_LR) erfasst und in Bezug gesetzt wird zu einem Mager-Referenz-Signalwert (L_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SP_J_LR) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis,
– bezogen auf einen Sprung (SP_J_RL) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) ein Messsignal der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert (SV_RL) erfasst und in Bezug gesetzt wird zu einem Fett-Referenz-Signalwert (R_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SP_J_RL) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und
– abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Kraftfahrzeugen, in denen Brennkraftmaschinen angeordnet sind, machen es erforderlich, die Schadstoffemissionen beim Betrieb der Brennkraftmaschine so gering wie möglich zu halten. Dies kann zum einen erfolgen, indem die Schadstoffemissionen verringert werden, die während der Verbrennung des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine entstehen.
Zum anderen sind in Brennkraftmaschinen Abgasnachbehandlungssysteme im Einsatz, die die Schadstoffemissionen, die während des Verbrennungsprozesses des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in den jeweiligen Zylindern erzeugt werden, in unschädliche Stoffe umwandeln.
Zu diesem Zweck werden Katalysatoren eingesetzt, die Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoffe und Stickoxide in unschädliche Stoffe umwandeln.
Sowohl das gezielte Beeinflussen des Erzeugens der Schadstoffemissionen während der Verbrennung als auch das Umwandeln der Schadstoffkomponenten mit einem hohen Wirkungsgrad durch einen Katalysator setzen ein sehr präzise eingestelltes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis in dem jeweiligen Zylinder voraus.
Aus dem Fachbuch, ”Handbuch Verbrennungsmotor”, Herausgeber Richard van Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559–561, ist eine lineare Lambdaregelung bekannt mit einer linearen Lambdasonde, die stromaufwärts eines Abgaskatalysators ange ordnet ist, und einer binären Lambdasonde, die stromabwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Ein Lambdasollwert wird mittels eines Filters gefiltert, das Gaslaufzeiten und das Sensorverhalten berücksichtigt. Der so gefilterte Lambdasollwert ist die Regelgröße eines PII²D-Lambdareglers, dessen Stellgröße eine Einspritzmengenkorrektur ist.
Aus dem Fachbuch, ”Handbuch Verbrennungsmotor”, Herausgeber Richard von Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559–561, ist ferner eine binäre Lambdaregelung bekannt mit einer binären Lambdasonde, die stromaufwärts des Abgaskatalysators angeordnet ist. Die binäre Lambdaregelung umfasst einen PI-Regler, wobei die P- und I-Anteile in Kennfeldern über Motordrehzahl und Last abgelegt sind. Bei der binären Lambdaregelung ergibt sich die Anregung des Katalysators, auch als Lambda-Schwankung bezeichnet, implizit durch die Zweitpunktregelung. Der Amplitude der Lambda-Schwankung wird auf in etwa drei Prozent eingestellt.
Im Zusammenhang mit der Lambdaregelung kommt der oder den Lambdasonden eine besondere Bedeutung zu. In diesem Zusammenhang ist es, unter anderem aufgrund gesetzlicher Vorgaben, notwendig, die Lambdasonde geeignet zu überwachen.
Aus der EP 1 437 501 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines Lambdasensors bekannt, der stromabwärts eines Katalysators angeordnet ist. Der Katalysator wird mit Sauerstoff beladen oder entladen und es wird eine erste Zeitverzögerung erfasst, bis ein vollständig mit Sauerstoff beladener Zustand oder vollständig von Sauerstoff entladener Zustand erfasst ist durch eine Lambdasonde, die stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist. Eine zweite Zeitverzögerung wird gemessen, bis der Zustand der vollständigen Sauerstoffentladung oder -beladung durch den Lambdasensor erfasst wird. Die gemessenen Zeiten werden verglichen, um den Zustand des Lambdasensors zu verifizieren.
Aus der EP 0 616 121 A1 ist es bekannt, zum Feststellen einer Funktionalität eines Abgassensors ein fettes Luft-/Kraftstoff-Verhältnis vorzugeben, bis eine vorgegebene Zeit abläuft oder eine Spitzenfett-Spannung größer ist, als ein vorgegebener Schwellenwert. Falls der vorgegebene Zeitablauf eingetreten ist, wird dann bestimmt, dass ein Fehler des Sensors vorliegt.
Aus der US 2005/0 056 266 A1 ist es bekannt, eine Luft-/Kraftstoff-Verhältnis-Änderungsamplitude in einem geringen Lastbereich auf größere Werte einzustellen, als in einem Hochlastbereich.
In der EP 0 796 988 A2 wird ein Verfahren zur Diagnose einer stromabwärts eines Abgaskatalysators angeordneten Abgassonde beschrieben. Ein erster Schritt dieses Verfahrens sieht vor, eine das Luft/Kraftstoffverhältnis beeinflussende Größe zu verändern, sodass sich das Luft/Kraftstoffverhältnis von fett zu mager ändert. Daraufhin wird der Signalwert der Abgassonde ermittelt. Ein zweiter Schritt des Verfahrens sieht vor, eine das Luft/Kraftstoffverhältnis beeinflussende Größe zu verändert, sodass sich das Luft/Kraftstoffverhältnis von mager zu fett ändert. Daraufhin wird der Signalwert der Abgassonde erneut ermittelt. Beide Signalwerte werden anschließend mit zugehörigen Schwellenwerten verglichen um einen möglichen Defekt der Abgassonde zu diagnostizieren.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde zu schaffen, das beziehungsweise die einfach ein Erkennen eines asymmetrischen Alterns der Abgassonde ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung zeichnet sich gemäß einem ersten Aspekt aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
Bezogen auf einen Sprung einer ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird nach einer vorgegebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer ein Messsignal der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert erfasst und in Bezug gesetzt zu einem Mager-Referenz-Signalwert, der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung des modulierten Sollwerts von magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.
In diesem Zusammenhang können selbstverständlich Gaslaufzeiten berücksichtigt werden, die in der Brennkraftmaschine auftreten von einem tatsächlichen Zumessen einer Kraftstoffmasse in einen Brennraum eines jeweiligen Zylinders, bis das jeweils zugeordnete Abgaspaket die jeweilige Abgassonde erreicht. Ferner kann in diesem Zusammenhang gegebenenfalls auch ein Speicherverhalten eines Abgaskatalysators in dem Abgastrakt berücksichtigt werden oder ein dynamisches Verhalten des Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine im Hinblick auf eine Luftzufuhr zu dem jeweiligen Brennraum.
Bezogen auf einen Sprung der ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis wird nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer ein Messsignal der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert erfasst und in Bezug gesetzt zu einem Fett-Referenz-Signalwert. Der Fett-Referenz-Signalwert wird erfasst in Korrelation zu dem Sprung des modulierten Sollwertes von fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.
Die Korrelation kann beispielsweise bevorzugt darin bestehen, dass dem Referenz-Signalwert das der Abgassonde zugeordnete Messsignal unmittelbar vor dem jeweiligen Sprung zugeordnet wird oder das minimale beziehungsweise maximale Messsignal zugeordnet wird, das zwischen dem jeweiligen Sprung und diesem vorangehenden Sprung auftritt.
In diesem Zusammenhang können selbstverständlich Gaslaufzeiten berücksichtigt werden, die in der Brennkraftmaschine auftreten von einem tatsächlichen Zumessen einer Kraftstoffmasse in einen Brennraum eines jeweiligen Zylinders, bis das jeweils zugeordnete Abgaspaket die jeweilige Abgassonde erreicht. Ferner kann in diesem Zusammenhang gegebenenfalls auch ein Speicherverhalten eines Abgaskatalysators in dem Abgastrakt berücksichtigt werden.
Abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten wird entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt. Auf diese Weise kann dann somit eine je nach Richtung des Sprungs unterschiedliche Verzögerung der Sprungantwort des Messsignals der Abgassonde erkannt werden und dies beispielsweise für Diagnosezwecke eingesetzt werden.
Grundsätzlich kann abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten alternativ oder zusätzlich entweder auf eine symmetrisch gealterte oder nicht symmetrisch gealterte Abgassonde erkannt werden. Auf diese Weise kann dann somit eine unabhängig von der Richtung des Sprungs im wesentlichen gleiche Verzögerung der Sprungantwort des Messsignals der Abgassonde erkannt werden und dies beispielsweise für Diagnosezwecke eingesetzt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts werden die in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte mit vorgegebenen Mager-Fett- beziehungsweise Fett-Mager-Schwellenwerten verglichen und es wird abhängig von den Vergleichen entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt. Dies ist besonders einfach. So ist ferner grundsätzlich auch unterscheidbar, hinsichtlich welcher Richtung die Asymmetrie vorliegt – von von magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis oder von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts sind die Mager-Fett-Verzögerungsdauer und die Fett-Mager-Verzögerungsdauer abhängig von einer Last und/oder einer Drehzahl vorgegeben. So ist eine besonders zuverlässige Diagnose über einen weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts werden die Mager-Fett- beziehungsweise Fett-Mager-Schwellenwerte abhängig von der jeweiligen Höhe des Sprungs der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis bzw. des Sprungs der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt. So ist eine besonders zuverlässige Diagnose über einen weiten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts wird ein Sollwert des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Brennraum mittels eines Zwangsanregungssignals moduliert. Abhängig von dem modulierten Sollwert wird im Rahmen einer Lambdaregelung eine zuzumessende Kraftstoffmasse ermittelt und ein Einspritzventil entsprechend der zuzumessenden Kraftstoffmasse angesteuert. Der Sprung der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist ein Sprung des modulierten Sollwertes von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Der Sprung der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist ein Sprung des modulierten Sollwertes von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Auf diese Weise ist eine besonders einfache Implementierung möglich.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des ersten Aspekts wird abhängig von einer Trimmregler-Diagnose ein Verdachtsmerker für eine asymmetrische Alterung der Abgassonde mit entweder einem Wahr-Wert oder einem Falsch-Wert belegt. Wenn der Verdachtsmerker den Wahr-Wert hat, werden die Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte und das abhängig von diesen Erkennens auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde durchgeführt. Dies ermöglicht einfach die im Rahmen der Trimmregler-Diagnose anfallenden Informationen zu nutzen und so zielgerichtet das Erkennen auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde durchzuführen. Dies ermöglicht auch insbesondere sehr zeitnah zu einem Auftreten der asymmetrischen Alterung der Abgassonde dies zu erkennen.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Amplitude des Zwangsanregungssignals erhöht wird zum Durchführen der Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte. So ist eine besonders hohe Trennschärfe und Robustheit des Überwachens der Abgassonde möglich.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Verfahren und eine korrespondierende Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist. Abhängig von dem Stellsignal eines binären Lambdareglers wird eine zuzumessende Kraftstoffmasse ermittelt und das Einspritzventil wird entsprechend der zuzumessenden Kraftstoffmasse angesteuert.
Bezogen auf einen Sprung des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis wird nach einer vorge gebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer ein Signalwert der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert erfasst und in Bezug gesetzt zu einem Mager-Referenz-Signalwert. Der Mager-Referenz-Signalwert wird erfasst in Korrelation zu dem Sprung des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis. Der Sprung des Stellsignals des binären Lambdareglers von magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis führt somit zu einem zunehmenden Anfetten des Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem Brennraum des jeweiligen Zylinders.
Bezogen auf einen Sprung des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis wird nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer ein Signalwert der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert erfasst und in Bezug gesetzt zu einem Fett-Referenz-Signalwert des Signals, der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis.
Abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten wird entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt.
Korrespondierend zu dem ersten Aspekt können so ebenfalls die dem ersten Aspekt zugeordneten Vorteile auch bei dem zweiten Aspekt erreicht werden. Der zweite Aspekt korrespondiert insofern auch hinsichtlich seiner vorteilhaften Ausgestaltungen zu denen des ersten Aspekts. Entsprechendes gilt auch für die zugeordneten Vorteile.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des zweiten Aspekts wird mindestens einer der Regelparameter der binären Lambdaregelung verändert zum Durchführen der Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager- Signalwerte. So ist eine besonders hohe Trennschärfe und Robustheit des Überwachens der Abgassonde möglich.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Brennkraftmaschine mit einer Steuervorrichtung,
2 ein Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform,
3 ein weiteres Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung der Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform,
4 ein erstes Ablaufdiagramm eines Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,
5 ein zweites Ablaufdiagramm eines weiteren Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,
6 noch ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,
7 noch ein weiteres Ablaufdiagramm eines weiteren Programms, das in der Steuervorrichtung abgearbeitet wird,
8 erste Verläufe aufgetragen über die Zeit t und
9 zweite Verläufe aufgetragen über die Zeit t.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Brennkraftmaschine (1) umfasst einen Ansaugtrakt 1, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3 und einen Abgastrakt 4. Der Ansaugtrakt 1 umfasst vorzugsweise eine Drosselklappe 5, ferner einen Sammler 6 und ein Saugrohr 7, das hin zu einem Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Motorblock 2 geführt ist. Der Motorblock 2 umfasst ferner eine Kurbelwelle 8, welche über eine Pleuelstange 10 mit dem Kolben 11 des Zylinders Z1 gekoppelt ist.
Der Zylinderkopf 3 umfasst einen Ventiltrieb mit einem Gaseinlassventil 12 und einem Gasauslassventil 13.
Der Zylinderkopf 3 umfasst ferner ein Einspritzventil 18 und eine Zündkerze 19. Alternativ kann das Einspritzventil 18 auch in dem Saugrohr 7 angeordnet sein.
In dem Abgastrakt 4 ist ein Abgaskatalysator angeordnet, der als Dreiwegekatalysator 21 ausgebildet ist. Ferner ist in dem Abgastrakt 4 ein weiterer Abgaskatalysator bevorzugt angeordnet, der als NOx-Katalysator 23 ausgebildet ist.
Eine Steuervorrichtung 25 ist vorgesehen, der Sensoren zugeordnet sind, die verschiedene Messgrößen erfassen und jeweils den Wert der Messgröße ermitteln. Betriebsgrößen umfassen neben den Messgrößen auch von diesen abgeleitete Größen. Die Steuervorrichtung 25 ermittelt abhängig von mindestens einer der Betriebsgrößen Stellgrößen, die dann in ein oder mehrere Stellsignale zum Steuern der Stellglieder mittels entsprechender Stellantriebe umgesetzt werden. Die Steuervorrichtung 25 kann auch als Vorrichtung zum Steuern der Brennkraftmaschine oder als Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde bezeichnet werden.
Die Sensoren sind ein Pedalstellungsgeber 26, welcher eine Fahrpedalstellung eines Fahrpedals 27 erfasst, ein Luftmassensensor 28, welcher einen Luftmassenstrom stromaufwärts der Drosselklappe 5 erfasst, ein erster Temperatursensor 32, wel cher eine Ansauglufttemperatur erfasst, ein Saugrohrdrucksensor 34, welcher einen Saugrohrdruck in dem Sammler 6 erfasst, ein Kurbelwellenwinkelsensor 36, welcher einen Kurbelwellenwinkel erfasst, dem dann eine Drehzahl zugeordnet wird.
Ferner ist eine erste Abgassonde 42 vorgesehen, die stromaufwärts des Dreiwegekatalysators 21 oder in dem Dreiwegekatalysator 21 angeordnet ist und die einen Restsauerstoffgehalt des Abgases erfasst und deren Messsignal MS1 charakteristisch ist für das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in dem Brennraum des Zylinders Z1 und stromaufwärts der ersten Abgassonde vor der Oxidation des Kraftstoffs, im folgenden bezeichnet als das Luft/Kraftstoff-Verhältnis in den Zylindern Z1–Z4. Die erste Abgassonde 42 ist kann so in dem Dreiwegekatalysator 21 angeordnet sein, dass sich ein Teil des Katalysatorvolumens stromaufwärts der ersten Abgassonde 42 befindet.
Die erste Abgassonde 42 kann eine lineare Lambdasonde oder eine binäre Lambdasonde sein.
Ferner ist bevorzugt eine zweite Abgassonde 44 stromabwärts des Dreiwegekatalysators 21 angeordnet, die insbesondere im Rahmen einer Trimmregelung eingesetzt ist und die bevorzugt als eine einfache binäre Lambdasonde ausgebildet ist.
Je nach Ausführungsform der Erfindung kann eine beliebige Untermenge der genannten Sensoren vorhanden sein oder es können auch zusätzliche Sensoren vorhanden sein.
Die Stellglieder sind beispielsweise die Drosselklappe 5, die Gaseinlass- und Gasauslassventile 12, 13, das Einspritzventil 18 oder die Zündkerze 19.
Neben dem Zylinder Z1 sind bevorzugt auch noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen, denen dann auch entsprechende Stellglieder und ggf. Sensoren zugeordnet sind.
Ein Blockdiagramm eines Teils der Steuervorrichtung 25 gemäß einer ersten Ausführungsform ist in der 2 dargestellt. Ein vorgegebener Sollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kann in einer besonders einfachen Ausgestaltung fest vorgegeben sein. Er wird jedoch bevorzugt beispielsweise abhängig von dem aktuellen Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, wie einem Homogen- oder einem Schichtbetrieb und/oder abhängig von Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine ermittelt. Insbesondere kann der Sollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses als in etwa das stöchiometrische Luft/Kraftstoff-Verhältnis vorgegeben sein.
In einem Block B1 wird ein Zwangsanregungssignal ZWA ermittelt und in der ersten Summierstelle SUM1 wird der Sollwert LAMB_SP_RAW des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses mit dem Zwangsanregungssignal ZWA moduliert. Das Zwangsanregungssignal ZWA ist ein rechteckförmiges Signal mit einer Amplitude AMP_ZWA. Die Ausgangsgröße der Summierstelle ist dann ein vorgegebenes Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP in den Brennräumen der Zylinder Z1 bis Z4. Das vorgegebene Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP ist einem Block B2 zugeführt, der eine Vorsteuerung beinhaltet und einen Lambdavorsteuerfaktor LAMB_FAC_PC abhängig von dem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP erzeugt.
In einer zweiten Summierstelle SUM2 wird abhängig von dem vorgegebenen Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_SP und dem erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnis LAMB_AV, dass ggf. noch durch einen Trimmreglereingriff korrigiert ist, durch Bilden einer Differenz eine Regeldifferenz D_LAMB ermittelt, die Eingangsgröße in einen Block B4 ist. In dem Block B4 ist ein linearer Lambdaregler ausgebildet und zwar bevorzugt als PII²D-Regler. Die Stellgröße des linearen Lambdareglers des Blocks B4 ist ein Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB. Das Ermitteln des erfassten Luft/Kraftstoff-Verhältnisses LAMB_AV ist weiter unten anhand der 5 bis 7 näher erläutert.
Bezüglich der Trimmregelung ist auf das Fachbuch, ”Handbuch Verbrennungsmotor”, Herausgeber Richard van Basshuysen, Fred Schäfer, 2. Auflage, Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Juni 2002, Seiten 559–561, verwiesen, dessen Inhalt hiermit diesbezüglich einbezogen ist.
Der Sollwert LAMB_SP des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses kann auch vor dem Bilden der Differenz in der Summierstelle S2 einer Filterung unterzogen werden, die beispielsweise Gaslaufzeiten oder auch das Verhalten des Abgaskatalysators berücksichtigt.
Ferner ist ein Block B6 vorgesehen, in dem abhängig von einer Last LOAD, die beispielsweise ein Luftmassenstrom sein kann, und dem modulierten Sollwert LAMB_SP eine zuzumessende Grund-Kraftstoffmasse MFF ermittelt wird. In der Multiplizierstelle M1 wird eine zuzumessende Kraftstoffmasse MFF_COR durch Bilden des Produkts der zuzumessenden Grund-Kraftstoffmasse MFF, des Lambdavorsteuerfaktors LAM_FAC_PC und des Lambdaregelfaktors LAM_FAC_FB ermittelt. Das Einspritzventil 18 wird dann entsprechend zum Zumessen der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR angesteuert.
Ein Teil der Steuervorrichtung 25 in einer weiteren Ausführungsform mit einer binären Lambdaregelung ist anhand des Blockschaltbildes der 3 näher erläutert.
Ein Block B10 umfasst einen binären Lambdaregler. Dem binären Lambdaregler ist als Regelgröße das Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 zugeführt. Zum Zusammenhang ist die erste Abgassonde 42 als binäre Lambdasonde ausgebildet und das Messsignal MS1 ist somit im wesentlichen binärer Natur, das heißt es nimmt einen Magerwert an, wenn das Luft/Kraftstoff-Verhältnis vor dem Abgaskatalysator 21 mager ist und einen Fettwert, wenn es fett ist. Nur in einem sehr kleinen Zwischenbereich, also beispielsweise bei einem exakt stöchiometrischen Luft/Kraftstoff-Verhältnis, nimmt es auch Zwischenwerte zwischen dem Mager- und dem Fettwert ein. Durch die binäre Natur des derartigen Messsignals MS1 ist der binäre Lambdaregler als Zweipunktregler ausgebildet. Der binäre Lambdaregler ist bevorzugt als PI-Regler ausgeführt.
Ein P-Anteil wird bevorzugt als Proportionalsprung P_J dem Block B10 zugeführt. Ein Block B12 ist vorgesehen, in dem abhängig von der Drehzahl N und der Last LOAD der Proportionalsprung P_J ermittelt wird. Dazu ist bevorzugt ein Kennfeld vorgesehen, das fest abgespeichert sein kann.
Ein I-Anteil des binären Lambdareglers wird bevorzugt abhängig von einem Integralinkrement I_INC ermittelt. Das Integralinkrement I_INC wird bevorzugt in einem Block B14 auch abhängig von der Drehzahl N und der Last LOAD ermittelt. Dazu kann ebenfalls beispielsweise ein Kennfeld vorgesehen sein. Die Last LOAD kann beispielsweise der Luftmassenstrom oder auch beispielsweise der Saugrohrdruck sein.
Darüber hinaus ist dem Block B10 als Eingangsparameter auch eine Verzögerungszeitdauer T_D zugeführt, die in einem Block B16 ermittelt wird und zwar bevorzugt abhängig von einem Trimmreglereingriff. Ausgangsseitig des binären Lambdareglers steht der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB an. Ein Block B20 entspricht dem Block B6 in 2. In einem Block B22 wird abhängig von der zuzumessenden Kraftstoffmasse MFF_COR ein Stellsignal SG für das jeweilige Einspritzventil 18 erzeugt.
Ein Programm im Rahmen des Überwachens der Abgassonde und zwar insbesondere der ersten Abgassonde 42, wird in einem Schritt S1 gestartet (4). Das Programm wird bevorzugt gestartet und auch durchgeführt in einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine und noch bevorzugter dazu auch innerhalb eines vorgegebenen Last- und/oder Drehzahlbereichs. Das Programm ist jedoch grundsätzlich auch geeignet zum Überwachen der zweiten Abgassonde 44. Bevorzugt wird jedoch zum Überwachen der zweiten Abgassonde 44 eine Amplitude AMP des Zwangsanregungssignals geeignet erhöht unter Berück sichtigung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Dreiwegekatalysators 21.
In dem Schritt S1 können auch Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird geprüft, ob ein Sprung SP_J_LR des modulierten Sollwertes LAMB_SP des Luft-/Kraftstoff-Verhältnisses von einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis stattgefunden hat. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S12 fortgesetzt, der weiter unten näher erläutert ist.
Ist dies hingegen der Fall, so wird in einem Schritt S4 ein Mager-Referenz-Signalwert L_REF abhängig von dem Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 zugeordnet. Dazu erfolgt das Zuordnen in einer vorgebbaren Korrelation zu dem Sprung SP_J_LR des modulierten Sollwertes LAMB_SP von magerem Luft-/Kraftstoff- zu fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis. Dies kann beispielsweise darin bestehen, dass ein Signalwert zugeordnet wird, den das erste Messsignal MS1 sehr zeitnah vor dem Sprung SP_J_LR des modulierten Sollwertes LAMB_SP von magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis aufgewiesen hat. In diesem Zusammenhang können auch Gaslaufzeiten und/oder ein Verhalten des Abgaskatalysators berücksichtigt sein. So kann auch ein Maximalwert des ersten Messsignals MS1 in dem korrelierenden Zeitraum zu einem vorangehenden Sprung SP_J_RL des modulierten Sollwertes LAMB_SP von fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis bis zu dem Sprung SP_J_LR des modulierten Sollwertes LAMB_SP von magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis als Mager-Referenz-Signalwert L_REF zugeordnet sein.
In einem Schritt S6 wird anschließend geprüft, ob eine vorgegebene Mager-Fett-Verzögerungsdauer t_R in Bezug auf das Erkennen des Sprungs SP_J_LR des modulierten Sollwertes LAMB_SP von magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu fettem Luft- /Kraftstoff-Verhältnis abgelaufen ist. Die Mager-Fett-Verzögerungsdauer t_R ist bevorzugt abhängig von einer Last LOAD und/oder der Drehzahl N vorgegeben. Die Last kann beispielsweise repräsentiert sein durch den Luftmassenstrom oder den Saugrohrdruck. Die Mager-Fett-Verzögerungsdauer t_R kann so beispielsweise abhängig von einem entsprechenden Kennfeld ermittelt werden, dessen Werte bevorzugt empirisch ermittelt sind.
Ist die Bedingung des Schrittes S6 nicht erfüllt, so verzweigt das Programm in einen Schritt S8, in dem es für eine vorgegebene Wartezeitdauer T_W verharrt, die geeignet kurz gewählt ist, um eine gewünschte zeitliche Auflösung bei der Abarbeitung des Programms zu gewährleisten. Alternativ kann auch das Programm in dem Schritt S8 für einen vorgebbaren Kurbelwellenwinkel verharren. Im Anschluss an den Schritt S8 wird die Bearbeitung erneut in dem Schritt S6 fortgesetzt.
Ist die Bedingung des Schrittes S6 hingegen erfüllt, so wird ein Mager-Fett-Signalwert SV_LR abhängig von dem aktuellen Messsignal MS1 der ersten Abgassonde in einem Schritt S10 abgeleitet.
In einem Schritt S12 wird geprüft, ob ein Sprung SP_J_RL des modulierten Sollwertes LAMB_SP von einem fetten Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu einem mageren Luft-/Kraftstoff-Verhältnis stattgefunden hat. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S14 fortgesetzt, in dem das Programm für die vorgegebene Wartezeitdauer T_W entsprechend des Schrittes S8 verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S2 fortgesetzt wird. Ist die Bedingung des Schrittes S12 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S16 ein Fett-Referenz-Signalwert R_REF erfasst in Korrelation zu dem Sprung SP_J_RL des modulierten Sollwertes LAMB_SP von fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis. Dies erfolgt bevorzugt analog des Vorgehens gemäß des Schrittes S4, wobei hinsichtlich der Ausführungsvariante bezüglich des Maximalwertes dann ein entsprechender Minimalwert anzusetzen ist.
In einem Schritt S18 wird anschließend geprüft, ob eine Fett-Mager-Verzögerungsdauer t_L seit dem Erkennen des Sprungs SP_J_RL des modulierten Sollwertes LAMB_SP von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis vergangen ist. Die Fett-Mager-Verzögerungsdauer t_L wird bevorzugt ebenfalls abhängig von der Last LOAD und/oder der Drehzahl N ermittelt und kann ebenso bevorzugt abhängig von einem Kennfeld ermittelt werden.
Ist die Bedingung des Schrittes S18 nicht erfüllt, so verharrt das Programm für die vorgegebene Wartezeitdauer T_W in einem Schritt S20, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S18 fortgesetzt wird.
Ist die Bedingung des Schrittes S18 hingegen erfüllt, so wird in einem Schritt S22 ein Fett-Mager-Signalwert SV_RL abhängig von dem aktuellen Messsignal MS1 der ersten Abgassonde 42 ermittelt.
In einem Schritt S24 werden der Mager-Fett-Signalwert SV_LR und der Fett-Mager-Signalwert SV_RL in Bezug gesetzt zu dem Mager-Referenz-Signalwert L_REF beziehungsweise dem Fett-Referenz-Signalwert R_REF, was bevorzugt erfolgt durch Bilden entsprechender Beträge entsprechender Differenzen, wie dies in dem Schritt S24 auch angegeben ist. Ferner wird so in dem Schritt S24 geprüft, ob der in Bezug gesetzte Mager-Fett-Signalwert größer ist als ein vorgegebener Mager-Fett-Schwellenwert THD1 und der in Bezug gesetzte Fett-Mager-Signalwert kleiner oder gleich ist als ein vorgegebener Fett-Mager-Schwellenwert THD2. Die Mager-Fett- und Fett-Mager-Schwellenwerte THD1, THD2 können beispielsweise durch Versuche ermittelt sein oder auch durch Simulationen oder eine geeignete andere Art und Weise vorgegeben sein. Dabei ist ein jeweils kleinerer Betrag der in Bezug gesetzten Mager-Fett-Signalwerte und auch Fett-Mager-Signalwerte charakteristisch für ein verzögertes Ansprechverhalten der Abgassonde, das bedingt sein kann durch eine Verzögerung der Sprungantwort und/oder in einer reduzierten Rampensteilheit des Messsignals MS1. Grundsätzlich können der Mager-Fett- und auch der Fett-Mager-Schwellenwert THD1, THD2 auch identische Werte annehmen.
Ist die Bedingung des Schrittes S24 erfüllt, so wird auf eine asymmetrische Alterung ASYM der ersten Abgassonde 42 erkannt und zwar in einem Schritt S26.
Ist die Bedingung des Schrittes S24 hingegen nicht erfüllt, so wird in einem Schritt S28 geprüft, ob der in Bezug gesetzte Mager-Fett-Signalwert kleiner oder gleich ist dem Mager-Fett-Schwellenwert THD1 und der in Bezug gesetzte Fett-Mager-Signalwert größer ist als der Fett-Mager-Schwellenwert THD2. Ist dies der Fall, so wird ebenfalls in dem Schritt S26 auf eine asymmetrische Alterung ASYM der ersten Abgassonde 42 erkannt. Dies kann dann zu Diagnosezwecken genutzt werden und gegebenenfalls auch zu einem Fehlereintrag zur weiteren Auswertung führen. Alternativ kann jedoch auch abhängig davon eine Anpassung im Rahmen der Lambdaregelung erfolgen.
Ist die Bedingung des Schrittes S28 hingegen nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in dem Schritt S14 fortgesetzt.
Anhand der 5 ist ein weiteres Programm erläutert, mittels dessen ein zweistufiges Überwachen der ersten Abgassonde 42 ermöglicht wird. Das Programm wird in einem Schritt S30 gestartet, der beispielsweise zeitnah zu einem Motorstart liegen kann. In einem Schritt S32 wird geprüft, ob ein Verdachtsmerker TRIM_DIAG_M für eine asymmetrische Alterung ASYM der ersten Abgassonde 42 mit einem Wahr-Wert TRUE belegt ist. Ist dies nicht der Fall, das heißt der Verdachtsmerker TRIM_DIAG_M ist mit einem Falsch-Wert belegt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S34 fortgesetzt, in dem das Programm für die vorgegebene Wartezeitdauer T_W verharrt, bevor die Bearbeitung erneut in dem Schritt S32 fortgesetzt wird.
Der Verdachtsmerker TRIM_DIAG_M wird abhängig von einer Trimmregler-Diagnose entweder mit dem Wahr-Wert TRUE oder dem Falsch-Wert belegt. Im Rahmen der Trimmregler-Diagnose wird zu diesem Zweck insbesondere eine Stärke eines Integralanteils des Trimmreglereingriffs ausgewertet. Betrag und Vorzeichen des Integralanteils des Trimmreglereingriffs sind unter anderem abhängig von einem Grad und einer Richtung der asymmetrischen Alterung ASYM der ersten Abgassonde 42.
Ist die Bedingung des Schrittes S32 erfüllt, so wird in einem Schritt S36 bevorzugt die Amplitude AMP_ZWA des Zwangsanregungssignals ZWA erhöht im Vergleich zu einem Betrieb außerhalb des Durchführens der Überwachung der ersten Abgassonde 42. Anschließend wird dann in einem Schritt S38 das Programm gemäß der 4 abgearbeitet. Das Programm kann dann in einem Schritt S40 beendet werden oder auch in dem Schritt S34 fortgesetzt werden.
Alternativ kann bei Erfülltsein der Bedingung des Schrittes S32 die Bearbeitung auch direkt in dem Schritt S38 fortgesetzt werden. Ferner kann die Amplitude AMP_ZWA des Zwangsanregungssignals ZWA auch bei der Bearbeitung des Schrittes S1 entsprechend erhöht werden. Auf diese Weise können noch höhere Trennschärfe und Robustheit bei dem Durchführen des Überwachens der ersten Abgassonde 42 gewährleistet werden. Da das Erhöhen der Amplitude AMP_ZWA des Zwangsanregungssignals ZWA jedoch gegebenenfalls mit erhöhten Roh-Schadstoffemissionen einhergehen kann, ist das Vorgehen gemäß der 5 besonders vorteilhaft, da in diesem Zusammenhang dann nur ein Erhöhen der Amplitude AMP_ZWA des Zwangsanregungssignals ZWA erfolgt, wenn schon der Verdachtsmerker TRIM_DIAG_M für eine asymmetrische Alterung ASYM mit dem Wahr-Wert TRUE belegt ist und somit eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für eine asymmetrische Alterung ASYM besteht. Darüber hinaus kann dann so auch sehr zeitnah die asymmetrische Alterung ASYM erkannt werden.
Die Programme gemäß der 4 und 5 werden bevorzugt im Zusammenhang mit einer linearen Lambdaregelung abgearbeitet, wie sie anhand des Blockschaltbildes der 2 näher erläutert ist. Sie können jedoch auch entsprechend angepasst außerhalb der linearen Lambdaregelung abgearbeitet werden, so zum Beispiel bei einer Quantitätssteuerung des Luft/Kraftstoff-Gemisches, wie dies beispielsweise bei einem Schichtbetrieb bei einem Benzin-Motor oder bei einem Diesel-Motor der Fall ist. In diesem Fall ist dann der Sprung (SP_J_LR) des modulierten Sollwertes (LAMB_SP) von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis allgemein ersetzt durch ein Sprung der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Ferner ist der Sprung (SP_J_RL) des modulierten Sollwertes (LAMB_SP) von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis allgemein ersetzt durch einen Sprung der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis. Die das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussende Größe kann beispielsweise die zuzumessende Kraftstoffmasse oder auch der Luftmassenstrom oder der Saugrohrdruck sein.
Die nun im Folgenden erläuterten korrespondierenden Programme gemäß der 6 und 7 werden bevorzugt im Zusammenhang mit einer binären Lambdaregelung entsprechend der 3 abgearbeitet.
Die Schritte des Programms gemäß der 6 korrespondieren grundsätzlich zu denjenigen des Programms gemäß der 4, wobei im Folgenden insbesondere die Unterschiede erläutert sind.
Das Programm wird in einem Schritt S50 entsprechend dem Schritt S1 gestartet.
In einem Schritt S52, der grundsätzlich zu dem Schritt S2 korrespondiert, wird geprüft, ob ein Sprung SG_LAM_BIN_J_LR des Stellsignals des binären Lambdareglers von magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis stattgefunden hat. Ist dies nicht der Fall, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S62 fortgesetzt. Das Stellsignal des binären Lambdareglers ist bevorzugt der Lambdaregelfaktor LAM_FAC_FB.
Ist die Bedingung des Schrittes S52 hingegen erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S54 fortgesetzt, der zu dem Schritt S4 korrespondiert. Die Schritte S56, S58 und S60 korrespondieren entsprechend zu den Schritten S6, S8 und S10.
Der Schritt S62 unterscheidet sich von dem Schritt S12 darin, dass geprüft wird, ob ein Sprung SG_LAM_BIN_J_RL des Stellsignals des binären Lambdareglers von fettem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft-/Kraftstoff-Verhältnis stattgefunden hat. Falls dies nicht der Fall ist, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S64 fortgesetzt, der zu dem Schritt S14 korrespondiert. Ist die Bedingung des Schrittes S62 hingegen erfüllt, so wird die Bearbeitung in Schritten S66, S68, gegebenenfalls S70, S72, S74, S76 und S78 fortgesetzt, welche zu den Schritten S16, S18, S20, S22, S24, S26 und S28 korrespondieren.
Auch das Programm gemäß der 6 ist grundsätzlich geeignet zum entsprechenden Überwachen der zweiten Abgassonde 44. Bevorzugt wird jedoch zum Überwachen der zweiten Abgassonde 44 mindestens einer der Regelparameter der binären Lambdaregelung geeignet angepasst unter Berücksichtigung der Sauerstoffspeicherfähigkeit des Dreiwegekatalysators 21.
Das Programm gemäß der 7 korrespondiert grundsätzlich zu dem der 5. Im Folgenden ist auf die Unterschiede eingegangen. Schritte S80 bis S90 korrespondieren zu den Schritten S30 bis S40. In dem Schritt S86 wird im Unterschied zu dem Schritt S36 mindestens einer der Regelparameter der binären Lambdaregelung verändert zum Durchführen der Schritte gemäß des Programms gemäß der 6. In diesem Zusammenhang wird bevorzugt der Proportionalsprung T_J vergrößert und bevorzugt auch das Integralinkrement I_INC verringert im Vergleich zu einem Normalbetrieb, in dem keine Überwachung der zweiten Abgassonde durchgeführt wird. In dem Schritt S88 wird das Programm gemäß der 6 durchgeführt.
Anhand der 8 und 9 sind noch Signalverläufe erläutert. Die 8 korrespondiert zu Signalverläufen im Zusammenhang mit einer linearen Lambdaregelung beim Durchführen des Programms gemäß der 4. Die 9 korrespondiert zu entsprechenden Signalverläufen bei einer binären Lambdaregelung im Zusammenhang mit dem Durchführen des Programms gemäß der 6.
Auch die Programme gemäß der 5 und 7 sind grundsätzlich auch zum Überwachen der zweiten Abgassonde 44 im Hinblick auf asymmetrische Alterung ASYM geeignet.

Claims

Verfahren zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei – bezogen auf einen Sprung (SP_J_LR) einer ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) ein Messsignal der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert (SV_LR) erfasst und in Bezug gesetzt wird zu einem Mager-Referenz-Signalwert (L_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SP_J_LR) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, – bezogen auf einen Sprung (SP_J_RL) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) ein Messsignal der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert (SV_RL) erfasst und in Bezug gesetzt wird zu einem Fett-Referenz-Signalwert (R_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SP_J_RL) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und – abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte mit vorgegebenen Mager-Fett- beziehungsweise Fett-Mager-Schwellenwerten (THD1, THD2) verglichen werden und abhängig von den Vergleichen entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) und die Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) abhängig von einer Last (LOAD) und/oder einer Drehzahl (N) ermittelt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem Mager-Fett- beziehungsweise Fett-Mager-Schwellenwerte (THD1, THD2) abhängig von der jeweiligen Höhe des Sprungs der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis bzw des Sprungs der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei – ein Sollwert (LAM_SP_RAW) des Luft/Kraftstoff-Verhältnisses in einem Brennraum mittels eines Zwangsanregungssignals (ZWA) moduliert wird, – abhängig von dem modulierten Sollwert (LAM_SP) im Rahmen einer Lambdaregelung eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF_COR) ermittelt wird und ein Einspritzventil (18) entsprechend der zuzumessenden Kraftstoffmasse (MFF_COR) angesteuert wird, – der Sprung der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis ein Sprung (SP_J_LR) des modulierten Sollwertes (LAMB_SP) von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist, – der Sprung der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis einen Sprung (SP_J_RL) des modulierten Sollwertes (LAMB_SP) von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis ist.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem abhängig von einer Trimmregler-Diagnose ein Verdachtsmerker (TRIM_DIAG_M) für eine asymmetrische Alterung (ASYM) der Abgassonde mit entweder einem Wahr-Wert (TRUE) oder einem Falsch-Wert belegt wird und, wenn der Verdachtsmerker (TRIM_DIAG_M) den Wahr-Wert (TRUE) hat, die Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte (SV_LR, SV_RL) und des abhängig von diesem Erkennens auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem eine Amplitude (AMP_ZWA) des Zwangsanregungssignals (ZWA) erhöht wird zum Durchführen der Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte (SV_LR, SV_RL).
Verfahren zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, wobei – abhängig von dem Stellsignal eines binären Lambdareglers eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF_COR) ermittelt wird und das Einspritzventil (18) entsprechend der zuzumessenden Kraftstoffmasse (MFF_COR) angesteuert wird, – bezogen auf einen Sprung (SG_LAMB_BIN_LR) des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) ein Signalwert der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert (SV_LR) erfasst und in Bezug gesetzt wird zu einem Mager-Referenz-Signalwert (L_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SG_LAMB_BIN_LR) des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, – bezogen auf einen Sprung (SG_LAMB_BIN_RL) des Stellsignals des binären Lambdareglers von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) ein Signalwert der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert (SV_RL) erfasst und in Bezug gesetzt wird zu einem Fett-Referenz-Signalwert (R_REF) des Messsignals, der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SG_LAMB_BIN_RL) des Stellsignals des binären Lambdareglers von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, – abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte mit vorgegebenen Mager-Fett- beziehungsweise Fett-Mager-Schwellenwerten (THD1, THD2) verglichen werden und abhängig von den Vergleichen entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde erkannt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei dem die Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) und die Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) abhängig von einer Last (LOAD) und/oder einer Drehzahl (N) vorgegeben sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei dem abhängig von einer Trimmregler-Diagnose ein Verdachtsmerker (TRIM_DIAG_M) für eine asymmetrische Alterung (ASYM) der Abgassonde mit entweder einem Wahr-Wert (TRUE) oder einem Falsch-Wert belegt wird und, wenn der Verdachtsmerker (TRIM_DIAG_M) den Wahr-Wert (TRUE) hat, die Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte und das abhängig von diesem Erkennens auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde durchgeführt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem mindestens einer der Regelparameter der binären Lambdaregelung verändert wird zum Durchführen der Schritte des Erfassens und in Bezug setzen der Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerte.
Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist: – bezogen auf einen Sprung (SP_J_LR) einer ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) ein Messsignal der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert (SV_LR) zu erfassen und in Bezug zu setzen zu einem Mager-Referenz-Signalwert (L_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SP_J_LR) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von einem magereren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetteren Luft/Kraftstoff-Verhältnis, – bezogen auf einen Sprung (SP_J_RL) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) ein Messsignal der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert (SV_RL) zu erfassen und in Bezug zu setzen zu einem Fett-Referenz-Signalwert (R_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SP_J_RL) der das Luft/Kraftstoff-Verhältnis beeinflussenden Größe von fetterem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magererem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, und – abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde zu erkennen.
Vorrichtung zum Überwachen einer Abgassonde, die in einem Abgastrakt (4) einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist: – abhängig von dem Stellsignal eines binären Lambdareglers eine zuzumessende Kraftstoffmasse (MFF_COR) zu ermitteln und das Einspritzventil (18) entsprechend der zuzumessenden Kraftstoffmasse (MFF_COR) anzusteuern, – bezogen auf einen Sprung (SG_LAMB_BIN_LR) des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Mager-Fett-Verzögerungsdauer (t_R) ein Signalwert der Abgassonde als Mager-Fett-Signalwert (SV_LR) zu erfassen und in Bezug zu setzen zu einem Mager-Referenz-Signalwert (L_REF), der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SG_LAMB_BIN_LR) des Stellsignals des binären Lambdareglers von einem mageren Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu einem fetten Luft/Kraftstoff-Verhältnis, – bezogen auf einen Sprung (SG_LAMB_BIN_RL) des Stellsignals des binären Lambdareglers von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis nach einer vorgegebenen Fett-Mager-Verzögerungsdauer (t_L) einen Signalwert der Abgassonde als Fett-Mager-Signalwert (SV_RL) zu erfassen und in Bezug zu setzen zu einem Fett-Referenz-Signalwert (R_REF) des Messsignals, der erfasst wird in Korrelation zu dem Sprung (SG_LAMB_BIN_RL) des Stellsignals des binären Lambdareglers von fettem Luft/Kraftstoff-Verhältnis zu magerem Luft/Kraftstoff-Verhältnis, – abhängig von den in Bezug gesetzten Mager-Fett- und Fett-Mager-Signalwerten entweder auf eine asymmetrisch gealterte oder nicht asymmetrisch gealterte Abgassonde zu erkennen.