DE102007006487B4

DE102007006487B4 - Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102007006487B4
Application number: DE102007006487.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Wickert; Jochen Schoenthaler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-09-27
Filing date: 2007-02-09
Publication date: 2018-11-08
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: DE102007006487A1

Abstract

Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Abgassensors (16), bei welchem überprüft wird, ob eine Änderung wenigstens einer vom Abgassensor (16) detektierbaren Abgaskomponente (NOx) eine erwartete Änderung des Sensorsignals (s_Mes) zur Folge hat, wobei die Diagnose nur durchgeführt wird, wenn eine vorgegebene Änderung wenigstens einer Betriebsgröße (Md, n, agr) der Brennkraftmaschine (10) und/oder wenigstens einer Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine (10) detektiert wird, wenn die wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases für eine erste Zeitdauer (ti_D1) unterhalb eines ersten Schwellenwerts (NOx_Lim1 ms_NOx_Lim1) liegt, wenn die wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases nach der ersten Zeitdauer (ti_D1) oberhalb einer Diagnosefreigabe-Rampe (Ra_FG) liegt, und wenn die wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases anschließend für eine zweite Zeitdauer (ti_D2) oberhalb eines zweiten Schwellenwerts (NOx_Lim2, ms_NOx_Lim2) liegt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors, bei welchem überprüft wird, ob eine Änderung wenigstens einer vom Abgassensor detektierbaren Abgas-kenngröße eine erwartete Änderung des Sensorsignals zur Folge hat, und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Gegenstand der Erfindung sind auch ein Steuergerätprogramm und ein Steuergerät-Programmprodukt.
In der DE 103 10 954 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines NOx-Sensors beschrieben, bei dem wenigstens eine Differenz zwischen zu unterschiedlichen Zeitpunkten erfassten Signalwerten des NOx-Sensorsignals gebildet wird. Ein Fehlersignal wird ausgegeben, wenn wenigstens eine Differenz einen Schwellenwert unterschreitet. Die Zeitpunkte sind derart gewählt, dass ein erster Zeitpunkt beispielsweise vor der Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators und der zweite Zeitpunkt nach Abschluss der Regeneration vorgegeben werden.
In der DE 10 2004 048 136 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Sensors beschrieben, wobei die Diagnose nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine im Nachlauf eines Steuergeräts durchgeführt wird. Bevorzugt wird die Diagnose nur durchgeführt, wenn die Luftzahl Lambda des Abgases einen vorgegebenen Lambda-Schwellenwert überschreitet, der eine ausreichende Spülung des Abgasbereichs nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine sicherstellt. Ein anhand der Diagnose ermitteltes Maß für das NOx-Sensorsignal oder eine ermittelte Kenngröße aus dem NOx-Sensorsignal können beispielsweise mit einem Schwellenwert verglichen werden, bei dessen Überschreitung der NOx-Sensor als defekt erkannt wird.
In der DE 10 2004 049 577 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich ein NOx-Speicherkatalysator und ein NOx-Sensor angeordnet sind. Das Verfahren sieht vor, dass in einem ersten Schritt eine erste Bewertung des vom NOx-Sensor bereitgestellten NOx-Sensorsignals vorgesehen ist und in Abhängigkeit vom Ergebnis der ersten Bewertung aus dem NOx-Sensorsignal der Signaloffset des NOx-Sensorsignals ermittelt wird. In einem nachfolgenden zweiten Schritt wird eine Bewertung des NOx-Sensorsignals vorgenommen. In Abhängigkeit vom Ergebnis der zweiten Bewertung werden eine Bewertung des Katalysatorzustands und/oder eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators vorgenommen.
In der DE 10 2004 051 747 A1 ist ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine beschrieben, in deren Abgasbereich ein NOx-Speicherkatalysator und ein NOx-Sensor angeordnet sind. Das Verfahren weist eine hohe Zuverlässigkeit durch eine Korrekturmöglichkeit des vom NOx-Sensor bereitgestellten NOx-Sensorsignals auf. In einem Betriebszustand des NOx-Speicherkatalysators, in welchem der NOx-Speicherkatalysator keine oder nur eine geringe NOx-Speicherfähigkeit aufweist, wird ein Vergleich eines Maßes für die NOx-Konzentration stromaufwärts vor dem NOx-Speicherkatalysator mit dem vom stromabwärts nach dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten NOx-Sensor bereitgestellten NOx-Sensorsignal durchgeführt. Die Korrektur des NOx-Sensorsignals kann in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis vorgenommen werden.
In der DE 10 2005 034 247 A1 (nicht vorveröffentlicht) ist ein Verfahren zur Überwachung eines Abgasgrenzwertes einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei welchem das von einem Abgassensor bereitgestellte Sensorsignal überwacht und ein Fehlersignal bei Überschreitung eines Abgasgrenzwertes bereitgestellt wird. Werden die für einen gegenwärtigen Fahrzustand vorhergesagten Emissionen Mithilfe eines Modells der Brennkraftmaschine ermittelt und mit dem Signal des Abgassensors oder einem daraus abgeleiteten Vergleichswert für die Emissionen verglichen, kann durch die Modellbildung der vorgeschriebene Fahrtzyklus bei der Zertifizierung eines Grenzwertüberwachungssystems berücksichtigt werden und im praktischen Betrieb auch bei untypischen Fahrzuständen ein defektes System sicher erkannt werden, ohne zu falschen Auslösungen von Fehlersignalen zu führen.
Die DE 102 54 843 A1 schließlich beschreibt ein Verfahren zur Überwachung eines Abgasbehandlungssystems, dem ein Reduktionsmittel zugeführt wird. Zur Diagnose wird die zugeführte Reduktionsmittelmenge geändert. Ein Fehler wird erkannt, wenn sich aufgrund der vorgegebenen Reduktionsmittel-Änderung ein Signal eines nach dem Abgasbehandlungssystem angeordneten Abgassensors nicht wie erwartet ebenfalls ändert.
Die DE 102 44 125 A1 offenbart ein Verfahren zur Bewertung des Zeitverhaltens eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Sensors, der ein Signal abgibt, bei dem eine Konzentrationsänderung im Abgas der Brennkraftmaschine ausgewertet wird.
Die DE 100 62 289 A1 offenbart ein Verfahren zur Diagnose eines mangelhaft funktionstüchtigen NOx-Sensors.
Die DE 198 28 929 A1 offenbart ein Verfahren zur Überprüfung der Dynamik eines Meßaufnehmers, der eine Stoffkonzentration im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine erfasst.
Die US 6 371 096 B1 offenbart ein Diagnoseverfahren zur Überprüfung eines Kraftstoff-Mischungs-Sensors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, die eine Diagnose eines im Abgasbereich einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit den Merkmalen des unabhängigen Verfahrensanspruchs weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Diagnose ohne einen Eingriff in den normalen Betrieb der Brennkraftmaschine und ohne einen Eingriff in eine gegebenenfalls vorhandene Dosierung eines Reagenzmittels in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine durchgeführt werden kann. Dadurch entfällt eine gegebenenfalls auftretende Verschlechterung von Abgaswerten, die bislang im Rahmen einer Diagnose in Kauf genommen wurde. Gesucht werden geeignete Rahmenbedingungen für die Durchführung der Diagnose.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Änderung der wenigstens einen Kenngröße des Abgases anhand wenigstens einer berechneten Kenngröße des Abgases detektiert wird. Mit dieser Maßnahme kann ein weiterer Abgassensor entfallen.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass als Betriebsgröße der Brennkraftmaschine zumindest ein Maß für die Last der Brennkraftmaschine und/oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder ein Maß für die Abgasrückführrate herangezogen werden. Die genannten Größen sind einem Steuergerät bekannt, sodass zusätzliche Sensoren nicht erforderlich sind.
Bei der Bewertung des vom Abgassensor bereitgestellten Sensorsignals bzw. zumindest eines Maßes für das Sensorsignal ist vorteilhaft vorgesehen, dass die Diagnose nur dann durchgeführt wird, wenn die wenigstens eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine auf das Vorliegen geeigneter Bedingungen überprüft wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Kenngröße des Abgases zunächst für eine vorgegebene erste Zeitdauer unterhalb eines ersten Schwellenwerts und anschließend oberhalb einer vorgegebenen Rampe liegen. Dadurch wird sichergestellt, dass eine definierte Änderung der wenigstens einen vom Abgassensor detektierbaren Abgaskenngröße stromaufwärts vor dem Abgassensor vorliegt.
Ferner ist vorgesehen, dass die Diagnose nur durchgeführt wird, wenn die wenigstens eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine und/oder die wenigstens eine Kenngröße des Abgases anschließend für eine vorgegebene zweite Zeitdauer oberhalb eines zweiten Schwellenwerts liegt. Dadurch wird sichergestellt, dass eine ausreichend lange Änderung vorgelegen hat.
Die erfindungsgemäße Diagnose wird vorzugsweise bei einem NOx-Sensor vorgesehen, der als Sensorsignal ein Maß für die NOx-Konzentration bereitstellt.
Die Diagnose sieht vorzugsweise eine Überprüfung vor, ob das Sensorsignal beziehungsweise zumindest ein Maß für das Sensorsignal ansteigt.
Eine Ausgestaltung sieht die Vorgabe einer Verzögerungszeit vor, welche die Abgaslaufzeit und die Ansprechzeit des Abgassensors berücksichtigt.
Die Diagnose sieht eine Überprüfung vor, ob das Sensorsignal oberhalb einer vorgegebenen Rampe liegt.
Zusätzlich kann überprüft werden, ob das Sensorsignal nach dem Überschreiten eines Sensorsignal-Schwellenwerts oder zumindest ab einem bestimmten Zeitpunkt bis zum Ende der zweiten Zeitdauer oberhalb des Sensorsignal-Schwellenwerts liegt.
Eine weitergehende Diagnose sieht eine Überprüfung vor, ob das Sensorsignal zumindest ab Beginn der zweiten vorgegebenen Zeitdauer ein vorgegebenes Toleranzband verlässt.
Mit diesen Einzelmaßnahmen oder vorzugsweise mit der Kombination wenigstens zweier Einzelmaßnahmen wird eine zuverlässige Diagnose erreicht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft ein Steuergerät, das zur Durchführung des Verfahrens speziell hergerichtet ist.
Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Steuergerätprogramm abgelegt sind.
Das erfindungsgemäße Steuergerätprogramm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es in einem Steuergerät abläuft.
Das erfindungsgemäße Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm in einem Steuergerät ausgeführt wird.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1 ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft und
2a und 2b Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit.

1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 ein Luftsensor 12 und in deren Abgasbereich 13 eine Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 14, ein Katalysator 15 sowie ein Abgassensor 16 angeordnet sind. Zwischen dem Abgasbereich 13 und dem Ansaugbereich 11 ist eine Abgasrückführung 17 vorgesehen, die eine vorgegebene Abgasrückführrate agr einstellt.
Der Luftsensor 12 stellt einem Steuergerät 20 ein Luftsignal ms_L, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl n und der Abgassensor 16 ein Sensorsignal s_Mes zur Verfügung. Das Steuergerät 20 stellt einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal m_K zur Verfügung. Im Abgasbereich 13 treten ein Abgas-Massenstrom ms_Abg sowie zumindest ein NOx-Massenstrom ms_NOx mit einer NOx-Konzentration NOx auf.
Das Steuergerät 20 enthält eine Größen-Ermittlung 25, eine Freigabe-Ermittlung 26 sowie eine Sensorsignal-Bewertung 27.
Beim Betreiben der Brennkraftmaschine 10 treten in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine 10 unerwünschte Abgasbestandteile auf, welche der Katalysator 15 möglichst weitgehend konvertieren soll. Der Abgassensor 16 erfasst zumindest einen der Abgasbestandteile und stellt als Maß für den wenigstens einen Abgasbestandteil das Sensorsignal s_Mes bereit.
Der Abgassensor 16 kann beispielsweise unmittelbar stromabwärts nach der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein. Der Abgassensor 16 erfasst in diesem Fall wenigstens eine Roh-Emission der Brennkraftmaschine 10. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass der Abgassensor 16 stromabwärts nach dem Katalysator 15 angeordnet ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 14 vorgesehen, die beispielsweise ein Reduktionsmittel in den Abgasbereich 13 eingesprüht, welches im Katalysator 15 beispielsweise zum Reduzieren von NOx benötigt wird. In diesem Fall ist der Katalysator 15 insbesondere als SCR-Katalysator ausgestaltet. Mit dem Sensorsignal s_Mes kann in die Dosierung des Reagenzmittels eingegriffen werden.
Aufgrund der Bedeutung des Sensorsignals s_Mes kann die Forderung nach einer On-Board-Diagnose des Abgassensors 16 auftreten, welche die ordnungsgemäße Bereitstellung des Sensorsignals s_Mes sicherstellen soll.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Diagnose des Abgassensors 16 exemplarisch am NOx-Massenstrom ms_NOx beziehungsweise der NOx-Konzentration NOx gezeigt, die als eine Kenngrößen des Abgases im Abgasbereich 13 auftreten. Zugrunde gelegt könnte ebenso die Diagnose beispielsweise eines Lambdasensors, eines CO-Sensors, eines Partikel-Sensors, eines HC-Sensors, eines Reagenzmittel-Sensors und dergleichen werden. Sofern der Katalysator 15 oder eine andere Abgasreinigungsvorrichtung, beispielsweise ein Partikelfilter, vorgesehen sind, kann zwischen wenigstens einer vor dem Katalysator 15 auftretenden Stromaufwärts-Abgas-Kenngröße und einer nach dem Katalysator 15 auftretenden Stromabwärts-Abgas-Kenngröße unterschieden werden. Die Stromaufwärts-Abgas-Kenngröße könnte mit einem weiteren Abgassensor gemessen. Sie wird jedoch vorzugsweise aus bekannten Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine 10 berechnet. Ebenso wird eine Stromabwärts-Abgas-Kenngröße vorzugsweise anhand eines Katalysatormodells ausgehend von der Stromaufwärts-Abgas- Kenngröße berechnet.
Die erfindungsgemäße Diagnose beruht auf einer Überprüfung, ob eine Änderung wenigstens einer Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 10 und/oder eine Änderung wenigstens einer Kenngröße des Abgases eine erwartete Änderung des Sensorsignals s_Mes zur Folge hat.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergibt sich dadurch, dass weder in die Steuerung der Brennkraftmaschine 10 noch in eine gegebenenfalls vorgesehene Steuerung zur Dosierung eines Reagenzmittels in den Abgasbereich 13 eingegriffen wird. Die Diagnose ist während des unbeeinflussten laufenden Betriebs der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen, wobei eine Änderung der wenigstens einen Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 10 und/oder Änderung wenigstens einen Kenngröße des Abgases detektiert wird.
Zunächst ist zu detektieren, ob eine Diagnose durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck ist die Freigabe-Ermittlung 26 vorgesehen, welcher die Drehzahl n, ein Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10, der Abgas-Massenstrom ms_Abg, der NOx-Massenstrom ms_NOx, die NOx-Konzentration NOx sowie die Abgasrückführrate agr zur Verfügung gestellt werden. Die Freigabe-Ermittlung 26 überprüft wenigstens eine Eingangsgröße auf das Vorliegen von geeigneten Bedingungen.
Das Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 als Beispiel für eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine 10 entspricht beispielsweise der Stellung eines nicht näher gezeigten Fahrpedals eines Kraftfahrzeugs, sofern die Brennkraftmaschine 10 als Antrieb im Kraftfahrzeug vorgesehen ist. Als Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine 10 kann weiterhin das Kraftstoffsignal m_K herangezogen werden. Das Maß Md für die Last der Brennkraftmaschine spiegelt ferner das von der Brennkraftmaschine 10 aufzubringende oder bereits aufgebrachte Drehmoment wieder.
Da die Abgas-Rückführrate agr ebenfalls einen wesentlichen Einfluss auf wenigstens eine Abgaskomponente, insbesondere die NOx-Konzentration NOx hat, kann alternativ oder zusätzlich eine Bewertung der Abgasrückführrate agr als weiteres Beispiel einer Kenngröße der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen sein.
Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Kenngröße des Abgases daraufhin überprüft werden, ob die Diagnose durchgeführt werden kann.
Als Kenngröße des Abgases kann der Abgas-Massenstrom ms_Abg vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich können eine Bewertung der NOx-Konzentration NOx und/oder des NOx-Massenstroms ms_NOx vorgenommen werden. Im Folgenden wird die Beschreibung exemplarisch auf die Bewertung der im Abgasbereich 13 auftretenden NOx-Konzentration NOx und des NOx-Massenstroms ms_NOx als Abgaskenngrößen abgestellt.
Die NOx-Konzentration NOx sowie der NOx-Massenstrom ms_NOx können in der Größen-Ermittlung 25 anhand zumindest des Luftsignals ms_L und des Maßes Md für die Last der Brennkraftmaschine 10, gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Drehzahl n, ermittelt und als berechnete NOx-Konzentration NOx_Sim bzw. als berechneter NOx-Massenstrom ms_NOx_Sim bereitgestellt werden. Sofern der Katalysator 15 oder eine andere beziehungsweise eine weitere Abgasreinigungsvorrichtung vorhanden sind, können anhand eines Modells des Katalysators 15 beziehungsweise der Abgasreinigungsvorrichtung aus Stromaufwärts-Kenngrößen die Stromabwärts-Kenngrößen berechnet werden.
Zunächst kann eine Überprüfung vorgesehen sein, ob der NOx-Massenstrom ms_NOx und/oder die NOx-Konzentration NOx für eine erste vorgegebene Zeitdauer ti_D1 unterhalb eines ersten vorgegebenen NOx-Massenstrom-Schwellenwerts ms_NOx_Lim1 beziehungsweise unterhalb eines ersten vorgegebenen NOx-Konzentrations-Schwellenwerts NOx_Lim1 liegt. Gemäß 2b liegt die erste vorgegebene Zeitdauer ti_D1 zwischen einem ersten und zweiten Zeitpunkt ti1, ti2. Zum zweiten Zeitpunkt ti2 wird gemäß 2a davon ausgegangen, dass der NOx-Massenstrom ms_NOx den ersten NOx-Massenstrom-Schwellenwert ms_NOx_Lim1 beziehungsweise die NOx-Konzentration NOx den ersten NOx-Konzentrations-Schwellenwert NOx_Lim1 überschreitet.
Alternativ oder insbesondere zusätzlich kann dieser Überprüfung der Abgas-Massenstrom ms_Abg zugrunde gelegt werden. Hierzu ist ein nicht näher gezeigter Abgas-Massenstrom-Schwellenwert vorzugeben.
Danach kann eine Überprüfung vorgesehen sein, ob der Anstieg des NOx-Massenstroms ms_NOx beziehungsweise die NOx-Konzentration NOx ein vorgegebenes Maß überschreitet. Hierzu könnte beispielsweise überprüft werden, ob der in einer vorgegebenen Zeit ermittelte Differenzenquotient ein vorgegebenes Maß überschreitet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel soll eine Überprüfung vorgesehen sein, ob der NOx-Massenstrom ms_NOx beziehungsweise die NOx-Konzentration NOx stets oberhalb einer vorgegebenen Rampe Ra_FG liegen, die als Diagnosefreigabe-Rampe bezeichnet werden kann. Die Diagnosefreigabe-Rampe Ra_FG kann zum zweiten Zeitpunkt ti2 oder danach beginnen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel endet die Diagnosefreigabe-Rampe Ra_FG zu einem dritten Zeitpunkt ti3. Bereits zum zweiten, spätestens jedoch zum dritten Zeitpunkt ti2, ti3 stellt die Freigabe-Ermittlung 26 ein erstes Freigabesignal FG1 bereit, welches der Sensorsignal-Bewertung 27 zur Verfügung gestellt wird, sofern die Bedingungen erfüllt sind.
Weiterhin kann eine Überprüfung vorgesehen sein, ob der NOx-Massenstrom ms_NOx für eine zweite vorgegebene Zeitdauer ti_D2 stets oberhalb eines zweiten NOx-Massenstrom-Schwellenwerts ms_NOx_Lim2 beziehungsweise die NOx-Konzentration NOx für die zweite vorgegebene Zeitdauer ti_D2 stets oberhalb eines zweiten NOx-Konzentrations-Schwellenwerts NOx_Lim2 liegt. Auch dieser Überprüfung kann alternativ oder insbesondere zusätzlich die Überprüfung des Abgas-Massenstroms ms_Abg zugrunde gelegt werden. Auch hierzu ist eine Vorgabe eines nicht näher gezeigten Abgas-Massenstrom-Schwellenwerts erforderlich. Die zweite Zeitdauer ti_D2 liegt zwischen dem dritten Zeitpunkt ti3 und einem sechsten Zeitpunkt ti6. Mit dem Erreichen des sechsten Zeitpunkts ti6 stellt die Freigabe-Ermittlung 26 ein zweites Freigabesignal FG2 bereit, welches ebenfalls der Sensorsignal-Bewertung 27 zur Verfügung gestellt wird, sofern die Bedingung erfüllt ist.
Mit dem Auftreten des ersten Freigabesignals FG1 wird die Sensorsignal-Bewertung 27 initialisiert und beginnt spätestens jetzt mit dem Einlesen und Speichern des Sensorsignals s_Mes, das im gezeigten Ausführungsbeispiel zumindest einem Maß für die NOx-Konzentration NOx oder einem Maß für den NOx-Massenstroms ms_NOx entsprechen soll. Der NOx-Massenstrom ms_NOx kann unter Berücksichtigung des bekannten, beispielsweise von der Größen-Ermittlung 25 berechneten Abgas-Massenstroms ms_Abg_Sim, und aus der NOx-Konzentration NOx berechnet werden.
Die Bewertung des Sensorsignals s_Mes sieht vorzugsweise eine Überprüfung vor, ob sich der Anstieg wenigstens einer gemessenen Abgaskomponente im Sensorsignal s_Mes widerspiegelt. Vorzugsweise wird eine Verzögerungszeit ti_VZ vorgesehen, die zum zweiten Zeitpunkt ti2 beginnt und zu einem vierten Zeitpunkt ti4 endet. Die Verzögerungszeit ti_VZ kann derart festgelegt werden, dass spätestens mit dem Ablauf der Verzögerungszeit ti_VZ zum vierten Zeitpunkt ti4 das Sensorsignal s_Mes mit dem Anstieg begonnen haben sollte. Die Verzögerungszeit ti_VZ kann die Abgaslaufzeit und gegebenenfalls die Ansprechzeit des Abgassensors 16 berücksichtigen.
Das Sensorsignal s_Mes kann ab dem vierten Zeitpunkt ti4 daraufhin überprüft werden, ob beispielsweise ein vorgegebener Differenzenquotient innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums überschritten wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Überprüfung vorgesehen, ob das Sensorsignal s_Mes stets oberhalb einer zweiten vorgegebenen Rampe Ra_Diag liegt, und die als Diagnose-Rampe bezeichnet werden kann. Die Diagnose-Rampe Ra_Diag beginnt zum vierten Zeitpunkt ti4 und endet zu einem fünften Zeitpunkt ti5.
Weiterhin kann eine Überprüfung vorgesehen sein, ob das Sensorsignal s_Mes nach dem fünften Zeitpunkt ti5 oder nach einem erstmaligen Überschreiten eines Sensorsignal-Schwellenwerts s_Mes_Lim stets oberhalb des Sensorsignal-Schwellenwerts s_Mes_Lim bis zum Erreichen des sechsten Zeitpunkts ti6 liegt. Der sechste Zeitpunkt ti6 ist - wie bereits beschrieben - dadurch festgelegt, dass das zweite Freigabesignal FG2 aufgetreten ist.
Die Diagnose kann weiterhin zusätzlich eine Überprüfung vorsehen, ob das Sensorsignal s_Mes während der zweiten Zeitdauer ti_D2 oder zumindest zwischen dem vierten und sechsten Zeitpunkt ti4, ti6 ein vorgegebenes Toleranzband Tol verlassen hat.
Sofern der Katalysator 15, insbesondere ein SCR-Katalysator vorgesehen ist, kann der NOx-Massenstrom-Schwellenwert ms_NOx_Lim2 beziehungsweise der NOx-Konzentrations-Schwellenwert NOx_Lim2 in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Katalysators 15, insbesondere in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Katalysators 15 variiert werden.
Die Diagnose des Sensorsignals s_Mes oder zumindest eines Maßes für das Sensorsignal s_Mes beginnt gewissermaßen rückschauend ab dem sechsten Zeitpunkt ti6 mit dem Auftreten des zweiten Freigabesignals FG2, wobei jedoch die Bewertung des Sensorsignals s_Mes bereits spätestens mit dem Auftreten des ersten Freigabesignals FG1 begonnen hat, sodass das Ergebnis der Diagnose bereits unmittelbar mit dem Auftreten des sechsten Zeitpunkts ti6 zur Verfügung steht. Sofern das Sensorsignal s_Mes die wenigstens eine Überprüfungsbedingung erfüllt hat, wird die Diagnose ohne Bereitstellung eines Fehlersignals F abgeschlossen. Sofern die Sensorsignal-Bewertung 27 im Rahmen der Diagnose einen Fehler festgestellt hat, stellt die Sensorsignal-Bewertung 27 das Fehlersignal F bereit.
Das Fehlersignal F kann in einen Speicher hinterlegt werden, der im Rahmen einer Wartung der Brennkraftmaschine 10 oder im Rahmen einer Inspektion eines Kraftfahrzeugs ausgelesen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann das Fehlersignal F zur Anzeige gebracht werden, wodurch eine Bedienperson der Brennkraftmaschine 10 unmittelbar einen Hinweis auf einen aufgetretenen Fehler erhält.

Claims

Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Abgassensors (16), bei welchem überprüft wird, ob eine Änderung wenigstens einer vom Abgassensor (16) detektierbaren Abgaskomponente (NOx) eine erwartete Änderung des Sensorsignals (s_Mes) zur Folge hat, wobei die Diagnose nur durchgeführt wird, wenn eine vorgegebene Änderung wenigstens einer Betriebsgröße (Md, n, agr) der Brennkraftmaschine (10) und/oder wenigstens einer Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine (10) detektiert wird, wenn die wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases für eine erste Zeitdauer (ti_D1) unterhalb eines ersten Schwellenwerts (NOx_Lim1 ms_NOx_Lim1) liegt, wenn die wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases nach der ersten Zeitdauer (ti_D1) oberhalb einer Diagnosefreigabe-Rampe (Ra_FG) liegt, und wenn die wenigstens eine Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases anschließend für eine zweite Zeitdauer (ti_D2) oberhalb eines zweiten Schwellenwerts (NOx_Lim2, ms_NOx_Lim2) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung der wenigstens einen Kenngröße (ms_Abg, NOx, ms_NOx) des Abgases anhand wenigstens einer berechneten Kenngröße des Abgases (ms_Abg_Sim, NOx_Sim, ms_NOx_Sim) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsgröße der Brennkraftmaschine (10) ein Maß (Md) für die Last (10) und/oder die Drehzahl (n) der Brennkraftmaschine (10) und/oder ein Maß (agr) für die Abgasrückführrate herangezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Kenngröße des Abgases der Abgas-Massenstrom (ms_Abg) und/oder die NOx-Konzentration (NOx) und/oder der NOx-Massenstrom (ms_NOx) herangezogen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnose nur durchgeführt wird, wenn die wenigstens eine Betriebsgröße (Md, n, agr) der Brennkraftmaschine (10) auf das Vorliegen geeigneter Bedingungen überprüft wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Diagnose eine Überprüfung vorgesehen ist, ob das Maß für das Sensorsignal (s_Mes) oberhalb einer Diagnose-Rampe (Ra-Diag) liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verzögerungszeit (ti_VZ) zur Abgaslaufzeit-Korrektur vor der Überprüfung vorgesehen ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Diagnose eine Überprüfung vorgesehen ist, ob das Maß für das Sensorsignal (s_Mes) nach einem Überschreiten eines Sensorsignal-Schwellenwerts (s_Mes_Lim) oder nach einem fünften Zeitpunkt (ti5) bis zum Ende der zweiten Zeitdauer (ti_D2) oberhalb des Sensorsignal-Schwellenwerts (s_Mes_Lim) liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Diagnose eine Überprüfung vorgesehen ist, ob das Maß für das Sensorsignal (s_Mes) ein Toleranzband (Tol) verlässt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Diagnose eine Überprüfung vorgesehen ist, ob das Maß für das Sensorsignal (s_Mes) ansteigt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Schwellenwert (NOx_Lim1, NOx_Lim2; ms_NOx_Lim1, ms_NOx_Lim2) in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen eines stromaufwärts vor dem Abgassensor (16) angeordneten Katalysators (15) festgelegt wird.
Vorrichtung zur Diagnose eines in einem Abgasbereich (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Abgassensors (16), bei welchem überprüft wird, ob eine Änderung wenigstens einer vom Abgassensor (16) detektierbaren Abgaskomponente (NOx) eine erwartete Änderung des Sensorsignals (s_Mes) zur Folge hat, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ein speziell hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
Steuergerätprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausführt, wenn es in einem Steuergerät (20) abläuft.
Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wenn das Programm in einem Steuergerät (20) ausgeführt wird.