DE102008013133B3 - Method for determining cause of functional impairment of lambda probe in exhaust gas system with catalyzer, involves arranging lambda probe before catalyzer in exhaust gas system in flow direction of exhaust gas - Google Patents

Method for determining cause of functional impairment of lambda probe in exhaust gas system with catalyzer, involves arranging lambda probe before catalyzer in exhaust gas system in flow direction of exhaust gas Download PDF

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Abstract

The method involves arranging a lambda probe (5) before a catalyzer (3) in an exhaust gas system (2) in flow direction of exhaust gas. Another lambda probe (6) is analyzed and is arranged in the catalyzer or in the exhaust gas system in the flow direction of the exhaust gas, after the catalyzer. A temporal distance between a flaw in the signal of the former lambda probe and a flaw in the signal of the latter lambda probe is detected.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln der Ursache von Funktionsbeeinträchtigung einer Sprungssonde in einem Abgasstrang, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit einem Katalysator und einer ersten Lambdasonde, die in Strömungsrichtung des Abgases im Abgasstrang vor dem Katalysator angeordnet ist, und einer zweiten Lambdasonde, die in dem Katalysator oder in Strömungsrichtung des Abgases im Abgasstrang nach dem Katalysator angeordnet ist, und die zu analysieren ist.The The invention relates to a method for determining the cause of functional impairment of a Jump probe in an exhaust line, especially in a motor vehicle, with a catalytic converter and a first lambda probe in the flow direction the exhaust gas is arranged in the exhaust line in front of the catalyst, and a second lambda probe in the catalyst or in the flow direction the exhaust gas is arranged in the exhaust line after the catalyst, and that is to analyze.

Die DE 10 2005 016 075 A1 beschreibt ein Verfahren zur Diagnose einer Lambdasonde, die bei der oben beschriebenen Anordnung als zweite Lambdasonde fungiert. Es wird nun dem Abgasstrang Abgas zugeführt und hierbei bewusst ein sprunghafter Wechsel im Luft-Kraftstoff-Verhältnis von einem fetten Abgasgemisch zu einem mageren Abgasgemisch oder umgekehrt eingesetzt. Die Sprungsonden zeigen in der als Messsignal fungierenden Spannung einen Sprung, und erfassen so den Wechsel. In der DE 10 2005 016 075 A1 ist beschrieben, dass ein zeitlicher Abstand zwischen dem Erfassen eines Sprungs im Signal der ersten Lambdasonde und dem Erfassen eines Sprungs im Signal der zweiten Lambdasonde gemessen wird. Es wird nun davon ausgegangen, dass sich dieser zeitliche Abstand additiv aus einem Beitrag, der durch die Sauerstoffspeicherkapazität des Katalysators bedingt ist, und einem Beitrag zusammensetzt, der durch die Sondeneigenschaften bedingt ist. In der DE 10 2005 016 075 A1 ist beschrieben, dass diese Messungen unter Verwendung zweier unterschiedlicher Abgasmassenstromwerte erfolgen. Es wird davon ausgegangen, dass der katalysatorbedingte Beitrag zum zeitlichen Abstand umgekehrt proportional zu dem jeweiligen Abgasmassenstrom ist. Der sondenbedingte Anteil wird als Konstante betrachtet.The DE 10 2005 016 075 A1 describes a method for the diagnosis of a lambda probe, which acts as a second lambda probe in the arrangement described above. It is now fed to the exhaust gas exhaust and here consciously a sudden change in the air-fuel ratio of a rich exhaust gas mixture used to a lean exhaust gas mixture or vice versa. The jump probes show a jump in the voltage acting as a measuring signal, thus detecting the change. In the DE 10 2005 016 075 A1 It is described that a time interval between the detection of a jump in the signal of the first lambda probe and the detection of a jump in the signal of the second lambda probe is measured. It is now assumed that this time interval is composed additively of a contribution due to the oxygen storage capacity of the catalyst and a contribution due to the probe properties. In the DE 10 2005 016 075 A1 It is described that these measurements are made using two different exhaust mass flow values. It is assumed that the catalyst-related contribution to the time interval is inversely proportional to the respective exhaust gas mass flow. The probe-related portion is considered as a constant.

Das Modell aus der DE 10 2005 016 075 A1 genügt, um überhaupt eine Aussage über die Qualität der Lambdasonde zu machen, zum Beispiel um zu entscheiden, ob die Lambdasonde derart stark gealtert ist, dass sie ausgetauscht werden muss. Das verwendete Modell erlaubt es jedoch nicht, eine Aussage über die Ursache von Alterung zu machen. Typischerweise ist die Lambdasonde eine Nernstsonde. In die eigentliche Messzelle (Nernstzelle) gelangt Sauerstoff, indem das Abgas zunächst durch ein Schutzrohr zu einer porösen Barriere transportiert wird, und wobei von dem Abgas Sauerstoff durch die poröse Barriere hindurchdiffundiert. Es kann zu einer Alterung der Lambdasonde kommen, wenn das Schutzrohr verrußt, es kann aber auch die Barriere beeinträchtigt sein (so genannte Sensorvergiftung). Das Schutzrohr lässt sich entrußen, indem einfach der Verbrennungsmotor mit hoher Leistung und hohen Drehzahlen betrieben wird. Das Kraftfahrzeug muss hierzu lediglich auf eine Autobahn gefahren werden. Ist die Funktionsfähigkeit der Lambdasonde durch eine Sensorvergiftung beeinträchtigt, lässt sich dies nicht beheben, und die Sonde muss ausgetauscht werden. Man weiß dann allerdings, dass möglicherweise eventuell der verwendete Kraftstoff eine schlechtere Qualität hatte. Dies kann dann nach Austauschen der Lambdasonde berücksichtigt werden, um zu verhindern, dass die neue Lambdasonde ebenfalls vorzeitig altert. Die gewonnenen Erkenntnisse können auch bei anderen Kraftfahrzeugen zu vorbeugenden Handlungen anleiten. Insbesondere, weil bei einer der Ursachen von Funktionsbeeinträchtigung der Lambdasonde eine Heilung möglich ist und im anderen Fall die Sonde ausgetauscht werden muss, ist es wünschenswert, eine präzise Aussage über die Ursache der Funktionsbeeinträchtigung der Lambdasonde machen zu können.The model from the DE 10 2005 016 075 A1 is enough to make any statement about the quality of the lambda probe, for example, to decide whether the lambda probe has aged so much that it must be replaced. However, the model used does not allow to make a statement about the cause of aging. Typically, the lambda probe is a Nernst probe. Oxygen enters the actual measuring cell (Nernst cell) by initially transporting the exhaust gas through a protective tube to a porous barrier, and oxygen diffuses from the exhaust gas through the porous barrier. It can lead to aging of the lambda probe, if the protective tube is sooty, but it may also be the barrier impaired (so-called sensor poisoning). The thermowell can be inspired by simply operating the engine at high power and high speeds. The motor vehicle must be driven only on a highway. If the functionality of the lambda probe is impaired by sensor poisoning, this can not be remedied and the probe must be replaced. One then knows, however, that possibly the fuel used may have had a lower quality. This can then be taken into account after replacing the lambda probe in order to prevent the new lambda probe from aging too early. The knowledge gained can also lead to preventive actions in other motor vehicles. In particular, because in one of the causes of functional impairment of the lambda probe a cure is possible and in the other case the probe must be replaced, it is desirable to be able to make a precise statement about the cause of the functional impairment of the lambda probe.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln der Ursache einer Funktionsbeeinträchtigung der zweiten Lambdasonde in der Anordnung der oben beschriebenen Art bereitzustellen, das ausreichend präzise ist.It It is an object of the present invention to provide a method for determining the cause of a functional impairment of the second lambda probe in the arrangement of the type described above, the sufficiently precise is.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst.The Task is achieved by a method with the features according to claim 1 solved.

Erfindungsgemäß werden drei Messdurchgänge durchgeführt. Bei diesen Messdurchgängen erfolgt ein Wechsel von der Zufuhr eines fetten Abgases zu der Zufuhr eines mageren Abgases, damit die Sprungsonden einen Sprung erfassen können. Das fette Abgas wird in dem Abgasstrang solange zugeführt, bis davon ausgegangen werden kann, dass der in dem Katalysator gespeicherte Sauerstoff vollständig abgegeben ist, weil durch den übermäßig hohen Fettgasanteil im Abgas dem Sauerstoffspeicher im Katalysator Sauerstoff entzogen wird. Die Zufuhr des mageren Abgases erfolgt unter Kenntnis des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses und des Abgasmassenstroms. Unter definierten Bedingungen kann dann eine Aufnahme von Sauerstoff durch den Katalysator bewirkt werden. Nun wird der zeitliche Abstand zwischen einem Sprung im Signal der ersten Lambdasonde und einem Sprung im Signal der zweiten Lambdasonde erfasst. Bei den drei Durchgängen werden zumindest zwei unterschiedliche Luft-Kraftstoff-Verhältnisse und zumindest zwei unterschiedliche Abgasmassenströme für das magere Abgas vorgegeben, wobei drei unterschiedliche Kombinationen aus je einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und je einem Abgasmassenstrom vorliegen. Die Bedingungen sind daher bei sämtlichen drei Durchgängen unterschiedlich.According to the invention three measuring passes carried out. During these measuring passes takes place a change from the supply of a rich exhaust gas to the supply of a lean exhaust gas so that the jump probes can detect a jump. The fat one Exhaust gas is supplied in the exhaust line until it is assumed can be that the oxygen stored in the catalyst Completely is discharged because of the excessively high proportion of fat gas in the exhaust oxygen deprived oxygen storage in the catalyst becomes. The supply of the lean exhaust gas takes place with knowledge of the air-fuel ratio and the exhaust gas mass flow. Under defined conditions can then a Absorption of oxygen by the catalyst can be effected. Now is the time interval between a jump in the signal of the first Lambda probe and a jump in the signal of the second lambda probe detected. At the three passes will be at least two different air-fuel ratios and at least two different exhaust gas mass flows for the leaner Exhaust given, with three different combinations depending on an air-fuel ratio and each present an exhaust gas mass flow. The conditions are therefore in all three passes differently.

Es versteht sich nun von selbst, dass der zeitliche Abstand zwischen den beiden Sondensprüngen davon abhängig ist, wie lange es dauert, bis der Sauerstoffspeicher des Katalysators nach seinem vollständigen Leeren bei Zufuhr des fetten Abgases durch die Zufuhr des mageren Abgases wieder gefüllt ist. Die Eigenschaften der zweiten Lambdasonde tragen additiv zu dem gemessenen zeitlichen Abstand bei. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, dass in der zweiten Lambdasonde beim typischen Bau einer Lambdasonde, insbesondere wenn sie als Nernstsonde ausgestaltet ist, der Beitrag zu den gemessenen zeitlichen Abständen aus zwei Teilbeträgen additiv besteht, wobei die beiden Teilbeträge auf unterschiedliche Wirkmechanismen zurückgehen und zwar dergestalt, dass sich die Teilbeträge in ihrer Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis vom Abgasmassenstrom voneinander unterscheiden, denn sonst müssten die Wirkmechanismen nicht voneinander unterschieden werden. Hierbei kann ein Teilbeitrag völlig von diesen Größen unabhängig sein. Die genannte Erkenntnis wird zur Bildung eines entsprechenden Gleichungsmodells verwendet. Da drei Messungen durchgeführt werden, können drei Gleichungen gebildet werden, zu jedem gemessenen zeitlichen Abstand eine. Die drei Gleichungen können aufgelöst werden, wenn sie nicht mehr als drei Unbekannte umfassen. Nun wird damit zumindest einer der genannten Teilbeiträge zum jeweils gemessenen zeitlichen Abstand anhand der vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse, der vorbestimmten Abgasmassenströme und der gemessenen zeitlichen Abstände aus den Gleichungen ermittelt, und daraus wird wiederum auf mögliche Beeinträchtigungen der Funktion der Sonde durch Veränderung des Wirkmechanismus, zum Beispiel wegen Alterung der Sonde, zurückgeschlossen. Hierzu können die Teilbeiträge mit bevorzugt ebenfalls von Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Abgasmassenstrom abhängigen Grenzwerten verglichen werden.It goes without saying that the time interval between the two probe jumps depends on how long it takes for the oxygen storage of the catalyst to be after is filled in full emptying when feeding the rich exhaust gas by the supply of lean exhaust gas. The properties of the second lambda probe contribute additively to the measured time interval. The invention is based on the finding that in the second lambda probe in the typical construction of a lambda probe, in particular when configured as a Nernst probe, the contribution to the measured time intervals consists of two partial amounts, the two partial amounts being due to different mechanisms of action in such a way that the partial amounts differ in their dependence on the air-fuel ratio from the exhaust gas mass flow from one another, because otherwise the mechanisms of action would not have to be distinguished from one another. In this case, a partial contribution can be completely independent of these variables. The cognition mentioned is used to form a corresponding equation model. Since three measurements are made, three equations can be formed, one for each measured time interval. The three equations can be resolved if they do not span more than three unknowns. Now, at least one of said sub-contributions is determined at the respectively measured time interval on the basis of the predetermined air-fuel ratios, the predetermined exhaust gas mass flows and the measured time intervals from the equations, and this in turn is based on possible impairments of the function of the probe by changing the mechanism of action , for example due to aging of the probe, closed back. For this purpose, the sub-contributions can be compared with preferably also dependent on air-fuel ratio and exhaust gas mass flow limits.

In dem Gleichungsmodell kann davon ausgegangen werden, dass der Beitrag der Sauerstoffspeicherung im Sauerstoffspeicher des Katalysators zum zeitlichen Abstand umgekehrt proportional sowohl zum Abgasmassenstrom als auch zu dem so genannten Lambdahub ist. Der Lambdahub ist eine zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis definierte Größe. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis wird üblicherweise durch den so genannten Lambda-Wert wiedergegeben. Der Lambdahub ist die Differenz des Lambda-Werts zu Eins, die ja bei einem mageren Abgas positiv ist.In The equation model can be assumed to be the contribution the oxygen storage in the oxygen storage of the catalyst for time interval inversely proportional to both the exhaust gas mass flow as well as to the so-called Lambdahub. The Lambdahub is one too the air-fuel ratio defined size. The Air-fuel ratio is usually by reproduced the so-called lambda value. The Lambdahub is the Difference of lambda value to one, which is positive for a lean exhaust gas.

Bei der zweiten Lambdasonde kann davon ausgegangen werden, dass ein Teilbeitrag der zweiten Lambdasonde konstant ist, also weder vom Abgasmassenstrom noch von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängig ist, während ein zweiter Teilbeitrag vom Abgasmassenstrom abhängig ist. Beispielsweise wird bei Verwendung einer Nernstsonde Sauerstoff durch eine poröse Barriere in die so genannte Nernstzelle transportiert. Das Abgas muss zunächst durch ein Schutzrohr zu der porösen Barriere hintransportiert werden. Die Diffusion durch die Barriere hindurch ist weder vom Abgasmassenstrom noch vom Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängig. Hingegen entsteht durch die Spülung des Schutzrohrs eine zeitliche Verzögerung, und diese ist vom Abgasmassenstrom abhängig. Näherungsweise ist die Verzögerung durch das Spülen des Schutzrohrs linear vom Abgasmassenstrom abhängig. Dies kann durch eine Formel ausgedrückt werden. Möchte man eine exakte Abhängigkeit erfassen, kann auch eine Kennlinie oder Tabelle verwendet werden, wobei in dem genannten Gleichungssystem dann eine Funktion verwendet wird, die vom Abgasmassenstrom abhängig ist und deren Wert gegebenenfalls aus der Kennlinie bzw. Tabelle abgeleitet wird.at The second lambda probe can be assumed to be a Part contribution of the second lambda probe is constant, so neither from Exhaust gas mass flow is still dependent on the air-fuel ratio, while a second partial contribution is dependent on the exhaust gas mass flow. For example when using a Nernst probe oxygen through a porous barrier transported to the so-called Nernst cell. The exhaust gas must first pass through a protective tube to the porous Barrier be transported. The diffusion through the barrier is neither dependent on the exhaust gas mass flow nor the air-fuel ratio. On the other hand arises through the conditioner the protective tube a time delay, and this is the exhaust gas mass flow dependent. Approximately is the delay by rinsing of the protective tube linearly dependent on the exhaust gas mass flow. This can be done by a formula expressed become. Would like to one exact dependence capture, a characteristic or table can also be used, wherein in the said equation system then uses a function is dependent on the exhaust gas mass flow and their value, if necessary is derived from the characteristic curve or table.

Nachfolgend wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben, wobeifollowing becomes a preferred embodiment of the invention described with reference to the drawing, wherein

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage ist, von der das erfindungsgemäße Verfahren ausgeht, und 1 a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust system, from which the inventive method starts, and

2 die Schrittfolge bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens veranschaulicht. 2 illustrates the sequence of steps in an embodiment of the method according to the invention.

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Abgasstrang 2. Der Abgasstrang 2 umfasst einen Abgaskatalysator 3, der zum Beispiel als Dreiwegekatalysator, als NOx-Speicherkatalysator oder als ein aktiver Partikelfilter ausgebildet ist sowie einen integrierten Sauerstoffspeicher 4 beinhaltet. Der Abgasstrang 2 umfasst ferner eine stromauf des Abgaskatalysators 3 angeordnete erste Lambdasonde 5, die als Führungssonde dient, sowie eine dem Abgaskatalysator 3 zugeordnete zweite Lambdasonde 6, die als Regelsonde dient. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 1 with an exhaust system 2 , The exhaust system 2 includes an exhaust gas catalyst 3 , which is designed for example as a three-way catalyst, as a NOx storage catalyst or as an active particle filter and an integrated oxygen storage 4 includes. The exhaust system 2 further includes an upstream of the catalytic converter 3 arranged first lambda probe 5 , which serves as a guide probe, as well as a catalytic converter 3 associated second lambda probe 6 , which serves as a control probe.

Die zweite Lambdasonde 6 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel stromab des Abgaskatalysators 3 angeordnet. Genauso gut könnte diese zweite Lambdasonde jedoch auch direkt im Abgaskatalysator 3, das heißt nach einem Teilvolumen des Sauerstoffspeichers 4, angeordnet sein.The second lambda probe 6 is in the present embodiment downstream of the catalytic converter 3 arranged. But just as well could this second lambda probe also directly in the catalytic converter 3 that is, after a partial volume of the oxygen storage 4 be arranged.

Es ist im Folgenden davon ausgegangen, dass sich das Abgas der Brennkraftmaschine 1 zumindest mit einer vorgegebenen Genauigkeit auf ein vorgegebenes Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ einstellen lässt und hierbei ein vorgegebener Abgasmassenstrom ṁ den Abgasstrang 2 durchläuft.It is assumed below that the exhaust gas of the internal combustion engine 1 can be set to a predetermined air-fuel ratio λ at least with a predetermined accuracy and in this case a predetermined exhaust gas mass flow ṁ the exhaust system 2 passes.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst dafür gesorgt, dass der Sauerstoffspeicher 4 sämtlichen Sauerstoff abgibt. Hierzu wird gemäß Schritt S10 ein fettes Gemisch (zum Beispiel mit λ = 0,96) ausreichend lange zugeführt. Anschließend wird gemäß Schritt S12 ein mageres Gemisch mit dem Kraft-Brennstoff-Verhältnis λ1 und dem Abgasmassenstrom ṁ1 zugeführt, und es wird der zeitliche Abstand Δta zwischen dem Erfassen des durch den Wechsel vom fetten Gemisch zum mageren Gemisch erzeugten Lambda-Sprungs durch die erste Lambdasonde 5 einerseits und die zweite Lambdasonde 6 andererseits ermittelt.In the method according to the invention, it is first ensured that the oxygen storage 4 gives off all oxygen. For this purpose, according to step S10, a rich mixture (for example with λ = 0.96) is supplied for a sufficient time. Subsequently At step S12, a lean mixture having the fuel / fuel ratio λ 1 and the exhaust gas mass flow ṁ 1 is supplied, and the time interval Δt a between detecting the lambda jump generated by the change from the rich mixture to the lean mixture becomes first lambda probe 5 on the one hand and the second lambda probe 6 on the other hand.

Anschließend erfolgt ein zweiter Messdurchgang, es wird gemäß Schritt S10' abermals fettes Gemisch zugeführt, um den Sauerstoff aus dem Sauerstoffspeicher 4 zu entfernen, und es wird gemäß Schritt S14 abermals mageres Gemisch zugeführt. Diesmal beträgt das Kraft-Brennstoff-Verhältnis ebenfalls λ1, während der Abgasmassenstrom zu ṁ2 geändert wird. Auch hier wird der zeitliche Abstand zwischen dem Erfassen des Lambdasprungs durch die erste Lambdasonde 5 einerseits und die zweite Lambdasonde 6 andererseits gemessen.Subsequently, a second measuring passage takes place, in accordance with step S10 'again rich mixture is supplied to the oxygen from the oxygen storage 4 to remove, and it is again fed according to step S14 lean mixture. This time, the power-fuel ratio is also λ 1 , while the exhaust gas mass flow is changed to ṁ 2 . Again, the time interval between the detection of the lambda jump by the first lambda probe 5 on the one hand and the second lambda probe 6 on the other hand measured.

Dann erfolgt ein dritter Messdurchgang, es wird abermals gemäß Schritt 10'' fettes Gemisch zugeführt, um den Sauerstoffspeicher 4 zu entleeren, und dann wird mageres Gemisch gemäß Schritt S16 zugeführt, wobei das magere Gemisch diesmal ein anderes Luft-Kraftstoff-Verhältnis λ2 hat und der Abgasmassenstrom ṁ2 beträgt (oder auch ṁ1). Es wird dann der zeitliche Abstand Δtc erfasst.Then there is a third measurement, it is again in accordance with step 10 '' fed rich mixture to the oxygen storage 4 to empty, and then lean mixture according to step S16 is supplied, the lean mixture this time has a different air-fuel ratio λ 2 and the exhaust gas mass flow is ṁ 2 (or even ṁ 1 ). It is then the time interval .DELTA.t c detected.

Die zeitlichen Abstände Δta, Δtb und Δtc wurden somit bei unterschiedlichen Kombinationen bei Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Abgasmassenstrom erfasst und sind demzufolge in der Regel auch unterschiedlich. Die vorliegend beschriebene und in der 2 auch gezeigte Kombination der Parameter ist nicht zwingend. Wesentlich ich lediglich, dass unterschiedliche Kombinationen von Luft-Kraftstoff-Verhältnis und Abgasmassenstrom bei sämtlichen drei Vorgängen vorliegen.The time intervals .DELTA.t a, b and .DELTA.t .DELTA.t c have thus been detected in various combinations with air-fuel ratio and exhaust gas mass flow and consequently are also different in the rule. The present described and in the 2 Also shown combination of parameters is not mandatory. Essentially, I only mean that there are different combinations of air-fuel ratio and exhaust gas mass flow in all three operations.

Es wird nun davon ausgegangen, dass zu den erfassten zeitlichen Abständen Δta, Δtb und Δtc der Sauerstoffspeicher 4 des Katalysators 3 einen Beitrag leistet, der umgekehrt proportional zum Lambdahub Δλ = λ – 1 sowie umgekehrt proportional zum Abgasmassenstrom ṁ ist. Ferner wird davon ausgegangen, dass die zweite Lambdasonde 6 zu den erfassten zeitlichen Abständen Δta, Δtb und Δtc einen Beitrag leistet, der sich additiv aus einer Konstante als erstem Teilbeitrag und einem von dem Abgasmassenstrom abhängigen, bevorzugt linear abhängigen zweiten Teilbeitrag zusammensetzt. Es lässt sich dann ein Gleichungssystem aus drei Gleichungen mit drei Unbekannten bilden (nämlich der Proportionalitätskonstanten bei der Definition der Sauerstoffspeicherkapazität, der Proportionalitätskonstanten bei der linearen Abhängigkeit des einen Beitrags der Lambdasonde 6 und der Zeitkonstanten, die durch die zweite Lambdasonde 6 bedingt ist). Werden nun sämtliche Größen λi, ṁi, Δta, Δtb und Δtc in die Gleichung eingesetzt, lassen sich die drei Unbekannten ermitteln.It is now assumed that at the detected time intervals .DELTA.t a , .DELTA.t b and .DELTA.t c, the oxygen storage 4 of the catalyst 3 makes a contribution that is inversely proportional to the lambda deviation Δλ = λ - 1 and inversely proportional to the exhaust gas mass flow ṁ. Furthermore, it is assumed that the second lambda probe 6 to the detected time intervals .DELTA.t a, b and .DELTA.t .DELTA.t c makes a contribution of the additive is composed of a constant as a first part and a contribution dependent on the exhaust gas mass flow, preferably linearly dependent second part contribution. It is then possible to form a system of equations consisting of three equations with three unknowns (namely the proportionality constant in the definition of the oxygen storage capacity, the proportionality constant in the case of the linear dependence of the one lambda probe contribution 6 and the time constant given by the second lambda probe 6 is conditional). If all variables λ i , i , Δt a , Δt b and Δt c are now used in the equation, the three unknowns can be determined.

Mithilfe der Unbekannten wird anhand des Modells ausgerechnet, wie groß der erste und wie groß der zweite Teilbeitrag zu den jeweils gemessenen zeitlichen Abständen Δta, Δtb und Δtc ist (Schritt S18). Bereits mit einem dieser Teilbeiträge, insbesondere aber mit sämtlichen drei Teilbeiträgen, lässt sich ermitteln, ob eine Abnormalität vorliegt, d. h. ob der Teilbeitrag jeweils im Vergleich zu einer keiner Funktionsbeeinträchtigung unterliegenden Sonde zu hoch ist, z. B. um einen bestimmten Beitrag oder Prozentwert zu hoch ist. Es lassen sich Grenzwerte definieren. Betreffend den ersten Teilbeitrag kann dieser Grenzwert eine Konstante sein. Beim zweiten Teilbeitrag kann ebenfalls ein konstanter Grenzwert verwendet werden, bevorzugt wird jedoch der Grenzwert in Abhängigkeit vom jeweiligen Abgasmassenstrom definiert.Using the unknown, it is calculated by means of the model how large the first and how large the second partial contribution to the respectively measured time intervals Δt a , Δt b and Δt c is (step S18). Already with one of these sub-contributions, but in particular with all three sub-contributions, it is possible to determine whether an abnormality exists, ie whether the partial contribution is in each case too high in comparison with a probe which is not subject to functional impairment, eg. B. is too high by a certain contribution or percentage. Limit values can be defined. Concerning the first contribution, this limit can be a constant. In the case of the second partial contribution, a constant limit value can likewise be used, but the limit value is preferably defined as a function of the respective exhaust gas mass flow.

Im Übrigen lässt sich auch die Abhängigkeit der Sauerstoffspeicherkapazität ermitteln und so der Beitrag des Sauerstoffspeichers 4 zu den jeweiligen zeitlichen Abständen. Wird für einen dieser zeitlichen Abstände der Beitrag des Sauerstoffspeichers 4 ermittelt, genügt dies schon, um aufgrund der Formelabhängigkeit auszurechnen, wie viel Sauerstoff jeweils gespeichert wurde. Somit kennt man die Sauerstoffspeicherkapazität.Incidentally, it is also possible to determine the dependence of the oxygen storage capacity and thus the contribution of the oxygen storage 4 at the respective time intervals. Will the contribution of the oxygen storage for one of these time intervals 4 determined, this is enough to calculate, based on the formula dependency, how much oxygen was stored. Thus one knows the oxygen storage capacity.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere dann praktikabel, wenn die zweite Lambdasonde 6 eine Nernstsonde ist, bei der eine vom Abgasmassenstrom abhängige Verzögerung durch ein Spülen des so genannten Schutzrohrs bewirkt wird und ein weiterer Beitrag zur zeitlichen Verzögerung durch eine Filterung zustande kommt, weil nämlich die Sonde nur niederfrequent reagiert, während der Wechsel vom fetten zum mageren Gemisch hochfrequent erfolgt.The inventive method is particularly practicable when the second lambda probe 6 is a Nernst probe, in which a dependent of the exhaust gas mass flow delay is caused by flushing of the so-called protective tube and another contribution to the time delay by filtering comes about because the probe only low frequency response, while the change from rich to lean mixture high frequency he follows.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist jedoch auch bei Verwendung von zu Nernstsonden verschiedenen Sonden als zweite Lambdasonde anwendbar.The inventive method However, it is also different when using to Nernstsonden Probes as second lambda probe applicable.

Claims (4)

Verfahren zum Ermitteln der Ursache einer Funktionsbeeinträchtigung einer Lambdasonde in einem Abgasstrang (2) mit einem Katalysator (3), wobei eine erste Lambdasonde (5) in Strömungsrichtung des Abgases im Abgasstrang (2) vor dem Katalysator (3) angeordnet ist und eine zweite zu analysierende Lambdasonde (6) in dem Katalysator (3) oder in Strömungsrichtung des Abgases im Abgasstrang (2) nach dem Katalysator (3) angeordnet ist, wobei a) in drei Durchgängen jeweils zunächst durch Zufuhr (S10, S10', S10'') eines fetten Abgases in den Abgasstrang (2) eine vollständige Abgabe des in dem Katalysator (3, 4) gespeicherten Sauerstoffs bewirkt wird und anschließend durch Zufuhr (S12, S14, S16) eines mageren Abgases mit vorbestimmtem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ1, λ2) und vorbestimmtem Abgasmassenstrom (ṁ1, ṁ2) in den Abgasstrang (2) eine Aufnahme von Sauerstoff durch den Katalysator (3) bewirkt wird, wobei jeweils der zeitliche Abstand (Δta, Δtb, Δtc) zwischen einem Sprung im Signal der ersten Lambdasonde (5) und einem Sprung im Signal der zweiten Lambdasonde (6) erfasst wird, wobei sich bei zumindest zweien der drei Durchgänge die jeweils vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse (λ1, λ2) voneinander unterscheiden und bei zumindest zweien der drei Durchgänge die jeweils vorbestimmten Abgasmassenströme (ṁ1, ṁ2) voneinander unterscheiden, und bei allen drei Durchgängen eine unterschiedliche Kombination aus je einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ1, λ2) und je einem Abgasmassenstrom (ṁ1, ṁ2) vorliegt b) unter der Annahme, dass eine Sauerstoffspeicherung im Katalysator (3) und Eigenschaften der zweiten Lambdasonde (6) additiv zu den gemessenen zeitlichen Abständen (Δta, Δtb, Δtc) beitragen, und dass bei der zweiten Lambdasonde der Beitrag zu den gemessenen zeitlichen Abständen (Δta, Δtb, Δtc) aus zwei Teilbeträgen besteht, die durch unterschiedliche Wirkmechanismen hervorgerufen werden, wobei sich die Teilbeträge in ihrer Abhängigkeit von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und vom Abgasmassenstrom voneinander unterscheiden, ein Gleichungsmodell aus drei Gleichungen mit drei Unbekannten gebildet wird und zumindest einer der Teilbeiträge zu zumindest einem der gemessenen zeitlichen Abstände (Δta, Δtb, Δtc) anhand der vorbestimmten Luft-Kraftstoff-Verhältnisse (λ1, λ2), der vorbestimmten Abgasmassenströme (ṁ1, ṁ2) und der gemessenen zeitlichen Abstände (Δta, Δtb, Δtc) aus den Gleichungen ermittelt wird und daraus darauf geschlossen wird, ob einer und welcher der Wirkmechanismen einer Beeinträchtigung unterliegt.Method for determining the cause of a functional impairment of a lambda probe in an exhaust gas line ( 2 ) with a catalyst ( 3 ), wherein a first lambda probe ( 5 ) in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust line ( 2 ) in front of the catalyst ( 3 ) is arranged and a second lambda probe to be analyzed ( 6 ) in the catalyst ( 3 ) or in the flow direction of the exhaust gas in the exhaust line ( 2 ) after the catalyst ( 3 ), wherein a) in three passages each first by supply (S10, S10 ', S10'') of a rich exhaust gas into the exhaust line ( 2 ) a complete release of the in the catalyst ( 3 . 4 ) and then by supplying (S12, S14, S16) of a lean exhaust gas with a predetermined air-fuel ratio (λ 1 , λ 2 ) and predetermined exhaust gas mass flow (ṁ 1 , ṁ 2 ) in the exhaust line ( 2 ) an uptake of oxygen by the catalyst ( 3 ), wherein in each case the time interval (Δt a , Δt b , Δt c ) between a jump in the signal of the first lambda probe ( 5 ) and a jump in the signal of the second lambda probe ( 6 ), wherein in at least two of the three passages the respective predetermined air-fuel ratios (λ 1 , λ 2 ) differ from one another and in at least two of the three passages the respectively predetermined exhaust gas mass flows (ṁ 1 , ṁ 2 ) differ from each other, and in all three passes a different combination of one air-fuel ratio (λ 1 , λ 2 ) and one exhaust mass flow (ṁ 1 , ṁ 2 ) is present b) assuming that an oxygen storage in the catalyst ( 3 ) and properties of the second lambda probe ( 6 ) Additive to the measured time intervals (.DELTA.t a, .DELTA.t b contribute .DELTA.t c), and that (in the second lambda probe, the contribution to the measured time intervals .DELTA.t a, .DELTA.t b, .DELTA.t c) consists of two components, by different Mechanisms are caused, wherein the component amounts differ in their dependence on the air-fuel ratio and the exhaust gas mass flow from each other, an equation model of three equations is formed with three unknowns and at least one of the partial contributions to at least one of the measured time intervals (.DELTA.t a , Δt b , Δt c ) based on the predetermined air-fuel ratios (λ 1 , λ 2 ), the predetermined exhaust gas mass flows (ṁ 1 , ṁ 2 ) and the measured time intervals (.DELTA.t a , .DELTA.t b , .DELTA.t c ) from the equations is determined and it is concluded from whether one and which of the mechanisms of action is subject to impairment. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gleichungsmodell davon ausgegangen wird, dass der Beitrag der Sauerstoffspeicherung im Katalysator (3) zum zeitlichen Abstand umgekehrt proportional zum Abgasmassenstrom (ṁ1, ṁ2) und dem zu dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis (λ1, λ2) definierten Lambdahub ist.A method according to claim 1, characterized in that it is assumed in the equation model that the contribution of the oxygen storage in the catalyst ( 3 ) to the time interval is inversely proportional to the exhaust gas mass flow (ṁ 1 , ṁ 2 ) and the lambda stroke defined to the air-fuel ratio (λ 1 , λ 2 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gleichungsmodell davon ausgegangen wird, dass ein Teilbeitrag zum zeitlichen Abstand, der auf die zweite Lambdasonde (6) zurückgeht, weder vom Abgasmassenstrom, noch von dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis abhängig ist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that it is assumed in the equation model that a partial contribution to the time interval which is applied to the second lambda probe ( 6 ) is dependent neither on the exhaust gas mass flow, nor on the air-fuel ratio. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gleichungsmodell davon ausgegangen wird, dass ein Teilbeitrag zum zeitlichen Abstand, der auf die zweite Lambdasonde (6) zurückgeht, vom Abgasmassenstrom (ṁ1, ṁ2) abhängig ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is assumed in the equation model that a partial contribution to the time interval which is applied to the second lambda probe ( 6 ), is dependent on the exhaust gas mass flow (ṁ 1 , ṁ 2 ).
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