DE102008017594A1

DE102008017594A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde

Info

Publication number: DE102008017594A1
Application number: DE200810017594
Authority: DE
Inventors: Stefan Barnikow; Norbert Dr. Sieber
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2009-11-05

Abstract

Eine Abgassonde (2) umfasst einen Festkörperelektrolyten (4) mit einer Referenzluftkammer (10) und zumindest einer Messkammer (6). Ferner umfasst die Abgassonde (2) eine Referenzelektrode (12) in der Referenzluftkammer (10) und zumindest eine Messelektrode in der Messkammer (16). Die Referenzelektrode (12) und die Messelektrode sind über den Festkörperelektrolyten (4) miteinander gekoppelt. Eine Referenzspannung (U_REF), die zwischen der Referenzelektrode (12) und der Messelektrode aniegt, wird vorgegeben moduliert. Ein Ausgangssignal (I_P) der Abgassonde (2) wird erkannt, wenn das Ausgangssignal (I_P) die vorgegebene Modulation (MOD) repräsentiert. Auf einen defekten Ladungsleiter der Abgassonde (2) wird erkannt, falls das Ausgangssignal (I_P) die vorgegebene Modulation (MOD) nicht repräsentiert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde. Die Abgassonde umfasst einen Festkörperelektrolyten mit einer Referenzluftkammer und zumindest einer Messkammer. In der Referenzluftkammer ist eine Referenzelektrode angeordnet. In der Messkammer ist zumindest eine Messelektrode angeordnet. Die Messelektrode ist über den Festkörperelektrolyten mit der Referenzelektrode gekoppelt.
Eine Brennkraftmaschine umfasst regelmäßig zumindest eine Abgassonde. Die Abgassonde kann beispielsweise ein NOX-Sensor, eine lineare Lambda-Sonde oder eine binäre Lambda-Sonde sein. Die Abgassonde ermöglicht das Erfassen eines Schadstoffgehalts und/oder ein Restsauerstoffgehalt eines Abgases der Brennkraftmaschine.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde zu schaffen, die einfach und schnell ein Erkennen eines Fehlers der Abgassonde ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde. Die Abgassonde umfasst einen Festkörperelektrolyten mit einer Referenzluftkammer und zumindest einer Messkammer. Die Abgassonde umfasst ferner eine Referenzelektrode in der Referenzluftkammer und zumindest eine Messelektrode in der Messkammer. Die Referenzelektrode und die Messelektrode sind über den Festkörper elektrolyten miteinander gekoppelt. Eine Referenzspannung liegt zwischen der Referenzelektrode und der Messelektrode an. Die Referenzspannung wird vorgegeben moduliert. Ein Ausgangssignal der Abgassonde wird überwacht. Falls das Ausgangssignal die vorgegebene Modulation repräsentiert, wird auf einen fehlerfreien Betrieb der Abgassonde erkannt. Auf einen defekten Ladungsleiter der Abgassonde wird erkannt, falls das Ausgangssignal die vorgegebene Modulation nicht repräsentiert.
Das Überwachen des Ausgangsignals bezüglich der Modulation ermöglicht einfach den defekten Ladungsleiter zu erkennen. Der Ladungsleiter umfasst beispielsweise einen Elektronenleiter und/oder Innenleiter der Abgassonde. Die Referenzelektrode und die Messelektrode bilden zusammen mit dem Festkörperelektrolyten eine elektrochemische Nernstzelle.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand von schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Abgassonde,
2 ein erstes Diagramm,
3 ein zweites Diagramm,
4 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Betreiben der Abgassonde.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Eine Abgassonde 2 (1) ist vorzugsweise in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet. Die Abgassonde 2 ist beispielsweise ein NOX-Sensor, eine lineare oder eine binäre Lambda-Sonde. Der NOX-Sensor eignet sich zum Erfassen eines NOX-Gehalts des Abgases der Brennkraftmaschine. Die Lambda-Sonden eignen sich zum Erfassen eines Restsauerstoffgehalts des Abgases. Abhängig von dem erfassten Restsauerstoffgehalt kann dann ein Luft/Kraftstoff-Verhältnis in einem Brennraum der Brennkraftmaschine vor einem Verbrennungsprozess in dem Brennraum ermittelt werden.
Die Abgassonde 2 umfasst einen Festkörperelektrolyten 4. Der Festkörperelektrolyt 4 weist zumindest eine Messkammer 6 auf, die über eine Diffusionsbarriere 8 mit dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine kommuniziert. Alternativ dazu kann die Abgassonde 2 zwei oder mehr Messkammern aufweisen, insbesondere kann der NOX-Sensor zwei Messkammern aufweisen. In jeder Messkammer ist mindestens eine Messelektrode angeordnet. Die Messkammer 6 umfasst beispielsweise eine erste messkammerseitige Messelektrode 14 und eine zweite messkammerseitige Messelektrode 16. In einer Referenzluftkammer 10 ist eine Referenzelektrode 12 angeordnet. Die Referenzelektrode 12 ist über den Festkörperelektrolyten 4 mit der ersten messkammerseitigen Messelektrode 14 elektrisch gekoppelt. Die zweite messkammerseitige Messelektrode 16 ist elektrisch über den Festkörperelektrolyten 4 mit einer abgasseitigen Messelektrode 18 gekoppelt, die dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzt ist. Die Referenzelektrode 12 und die erste messkammerseitige Messelektrode 14 bilden eine elektrochemische Nernstzelle. Die zweite messkammerseitige Messelektrode 18 und die abgasseitige Messelektrode bilden eine Pumpzelle.
Während des Betriebs der Abgassonde 2 entsteht zwischen der Referenzelektrode 12 und der ersten messkammerseitigen Mess elektrode 14 eine Spannung, die mittels einer Steuerelektronik mit einer Referenzspannung U_REF verglichen wird, die von einer Spannungsquelle 22 erzeugt wird. Ein Pumpstrom, der über einem Widerstand 26 fließt, kann mit einem Strommesser 28 erfasst werden und ist repräsentativ für ein Ausgangssignal I_P der Abgassonde. Der Pumpstrom wird mittels eines Reglers 24, beispielsweise eines PID-Reglers, so geregelt, dass die Spannung an der elektrochemischen Nernstzelle der Referenzspannung U_REF möglichst gut entspricht. Mittels eines Schaltungszusatzes 30 kann der Referenzspannung U_REF eine vorgegebene Modulation MOD aufgeprägt werden.
Ein erstes Diagramm (2) zeigt eine Spannung U oder einen Strom I in Abhängigkeit von der Zeit T. Insbesondere zeigt das erste Diagramm einen Verlauf der nicht modulierten Referenzspannung U_REF, die vorgegebene Modulation MOD und das Ausgangssignal I_P ohne Modulation MOD der Referenzspannung U_REF. Die Referenzspannung U_REF beträgt beispielsweise 450 mV.
Die Referenzspannung U_REF wird jedoch gemäß der vorgegebenen Modulation MOD moduliert, indem beispielsweise ein zwischen der Referenzelektrode 12 und der ersten messkammerseitigen Messelektrode 14 fließender Strom moduliert wird. Ein zweites Diagramm (3) zeigt ein moduliertes Ausgangssignal I_P_MOD der Abgassonde 2.
Auf einem Speichermedium einer Steuereinrichtung der Brennkraftmaschine ist vorzugsweise ein Programm zum Betreiben der Abgassonde 2 gespeichert (4). Die Steuereinrichtung kann auch als Vorrichtung zum Betreiben der Abgassonde 2 bezeichnet werden. Das Programm wird vorzugsweise in einem Schritt S1 gestartet, in dem gegebenenfalls Variablen initialisiert werden.
In einem Schritt S2 wird die Referenzspannung U_REF mittels der vorgegebenen Modulation MOD modelliert.
In einem Schritt S3 wird das Ausgangssignal I_P überwacht.
In einem Schritt S4 wird überprüft, ob das Ausgangssignal I_P die vorgegebene Modulation MOD repräsentiert. In anderen Worten wird in dem Schritt S4 überprüft, ob die Modulation MOD der Referenzspannung U_REF auf das Ausgangssignal I_P übertragen wird oder ob sich die Modulation MOD auf das Ausgangssignal I_P auswirkt. Ist die Bedingung des Schritts S4 nicht erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S5 fortgesetzt. Ist die Bedingung des Schritts S4 erfüllt, so wird die Bearbeitung in einem Schritt S6 fortgesetzt.
In dem Schritt S5 wird eine Fehlermeldung ERROR erzeugt, die repräsentativ dafür ist, dass die Abgassonde 2 einen defekten Ladungsleiter aufweist. Der Ladungsleiter kann beispielsweise einen Elektronenleiter oder einen Innenleiter der Abgassonde 2 umfassen. Elektronenleiter sind beispielsweise alle Kabel und/oder Drähte, die von der Abgassonde 2 oder der Regelelektronik der Abgassonde 2 umfasst sind. Der Innenleiter umfasst beispielsweise den Festkörperelektrolyten 4. Der Ladungsleiter kann beispielsweise aufgrund eines Unterbrechens des entsprechenden Ladungsleiters defekt sein.
In dem Schritt S6 kann das Programm beendet werden. Vorzugsweise wird das Programm jedoch regelmäßig während des Betriebs der Brennkraftmaschine abgearbeitet.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Abgassonde (2), die einen Festkörperelektrolyten (4) mit einer Referenzluftkammer (10) und zumindest einer Messkammer (6) umfasst und die eine Referenzelektrode (12) in der Referenzluftkammer (10) und zumindest eine Messelektrode in der Messkammer (16) umfasst, die über den Festkörperelektrolyten (4) miteinander gekoppelt sind, bei dem – eine Referenzspannung (U_REF) vorgegeben moduliert wird, die zwischen der Referenzelektrode (12) und der Messelektrode anliegt, – ein Ausgangssignal (I_P) der Abgassonde (2) überwacht wird, – auf einen fehlerfreien Betrieb der Abgassonde (2) erkannt wird, wenn das Ausgangssignal (I_P) die vorgegebene Modulation (MOD) repräsentiert, – auf einen defekten Ladungsleiter der Abgassonde (2) erkannt wird, falls das Ausgangssignal (I_P) die vorgegebene Modulation (MOD) nicht repräsentiert.
Vorrichtung zum Betreiben einer Abgassonde (2), die einen Festkörperelektrolyt (4) mit einer Referenzluftkammer (10) und zumindest einer Messkammer (6) umfasst und die eine Referenzelektrode (12) in der Referenzluftkammer (10) und zumindest eine Messelektrode in der Messkammer (6) umfasst, die über den Festkörperelektrolyten (4) miteinander gekoppelt sind, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, – eine Referenzspannung (U_REF) vorgegeben zu modulieren, die an der Referenzelektrode (12) und der Messelektrode anliegt, – ein Ausgangssignal (I_P) der Abgassonde (2) zu überwachen, – auf einen fehlerfreien Betrieb der Abgassonde (2) zu erkennen, wenn das Ausgangssignal (I_P) die vorgegebene Modulation (MOD) repräsentiert, – auf einen defekten Ladungsleiter der Abgassonde (2) zu erkennen, falls das Ausgangssignal (I_P) die vorgegebene Modulation (MOD) nicht repräsentiert.