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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Dynamik-Diagnose einer in einem
Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgas-Sonde, wobei
die Dynamik-Diagnose nach einer Änderung eines Lambdawerts
des Abgases und auf Basis eines Vergleichs eines gemessenen Signalanstiegs
gegenüber einem erwarteten Anstieg des Signals durchgeführt
wird.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Dynamik-Diagnose
einer in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine angeordneten
Abgas-Sonde, deren Ausgangssignal einer Motorsteuerung zugeführt
ist, der als weitere Eingangssignale mindestens noch Informationen
einer Eingangsluftmasse und einer Kraftstoffdosierung aufgeschaltet sind.
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Das
Speichervermögen einer Abgasreinigungsanlage für
Sauerstoff wird dazu ausgenutzt, in Magerphasen Sauerstoff aufzunehmen
und in Fettphasen wieder abzugeben. Hierdurch wird erreicht, dass
oxydierbare Schadgaskomponenten des Abgases konvertiert werden können.
Eine der Abgasreinigungsanlage nachgeschaltete Abgas-Sonde dient dabei
der Überwachung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit
der Abgasreinigungsanlage. Die Sauerstoff-Speicherfähigkeit
muss im Rahmen der On-Board-Diagnose überwacht werden,
da sie ein Maß für die Konvertierungsfähigkeit
der Abgasreinigungsanlage darstellt. Zur Bestimmung der Sauerstoff-Speicherfähigkeit
wird entweder die Abgasreinigungsanlage zunächst in einer
Magerphase mit Sauerstoff belegt und anschließend in einer
Fettphase mit einem Abgas bekannten Lambdas unter Berücksichtigung
der durchtretenden Abgasmenge entleert oder die Abgasreinigungsanlage
zunächst in einer Fettphase von Sauerstoff entleert und
anschließend in einer Magerphase mit einem Abgas bekannten Lambdas
unter Berücksichtigung der durchtretenden Abgasmenge aufgefüllt.
Die Magerphase wird beendet, wenn die der Abgasreinigungsanlage
nachgeschaltete Abgas-Sonde den Sauerstoff detektiert, der nicht
mehr von der Abgasreinigungsanlage gespeichert werden kann. Ebenso
wird eine Fettphase beendet, wenn die Abgassonde den Durchtritt
von fettem Abgas detektiert. Weiterhin dient ein Ausgangssignal
der Abgas-Sonde als Zusatzinformation für eine Lambdaregelung,
die jedoch weitgehend auf einem Ausgangssignal einer vor der Abgasreinigungsanlage
angeordneten Lambda-Sonde beruht.
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Altert
die Abgas-Sonde, reagiert das Ausgangssignal der Abgas-Sonde verlangsamt
auf Änderungen der Abgas-Zusammensetzung und es können
sich Abweichungen in der Diagnose der Abgasreinigungsanlage ergeben,
die dazu führen können, dass eine nicht mehr korrekt
arbeitende Abgasreinigungsanlage fälschlich als funktionsfähig
bewertet wird. Einer Dynamiküberwachung der Abgas-Sonde wird
daher ein hoher Stellenwert zugemessen.
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Unter
der Dynamiküberwachung versteht man das Bewerten der Reaktionsgeschwindigkeit
der Abgas-Sonde auf eine sich ändernde O2-Konzentration.
Durch Alterung und Verschmutzung der Sondenkeramik bzw. der Sondenhülse
besteht die Möglichkeit, dass die O2-Konzentration
des Abgases stark verzögert gemessen wird. Aufgrund dessen würden
emissionsrelevante Funktionen, welche das Lambdasignal als Eingangsgröße
benötigen, verzögert betrieben. Dadurch kann es
zu einem Überschreiten der Emissionsgrenzwerte kommen,
die durch den Gesetzgeber (europäische Behörden
oder CARB, EPA) vorgegeben sind.
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Ein
bekanntes Verfahren zur Diagnose einer Abgasreinigungsanlage bewertet
beispielsweise auch das Verhältnis der Amplituden der Ausgangssignale
der vor der Abgasreinigungsanlage angeordneten Lambda-Sonde und
der nachgeschalteten Abgas-Sonde. Eine funktionsfähige
Abgasreinigungsanlage dämpft durch ihre Speicherfähigkeit
die Amplitude einer Schwingung des Sauerstoffgehalts des Abgases
am Ausgang der Brennkraftmaschine, so dass das Verhältnis
der Amplituden vor und nach der Abgasreinigungsanlage einen hohen
Wert ergibt. Eine verlangsamte Reaktion der nachgeschalteten Abgas-Sonde
führt allerdings ebenfalls zu einer Verringerung der Amplitude
ihres Ausgangssignals, wodurch die Sauerstoff-Speicherfähigkeit
der Abgasreinigungsanlage als zu hoch bewertet wird. Eine nicht mehr
den Anforderungen entsprechende Abgasreinigungsanlage kann so unter
Umständen fälschlich als korrekt funktionierend
eingestuft werden.
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Eine
Dynamikdiagnose wird dadurch erschwert, dass das Ausgangssignal
der Abgassonde von dem Anfangs- und End-Lambdawert bei einem Fett-Mager-
oder Mager-Fett-Sprung abhängt. Hinzu kommt der oben geschilderte
Einfluss der Abgasreinigungsanlage, zu dem noch die Einflüsse
der Temperatur und des Alters der Abgasreinigungsanlage hinzukommen.
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Ein
Verfahren zur Dynamik-Diagnose einer Abgas-Sonde ist in der
DE 19722334 angegeben. Die
Abgassonde ist im Abgas hinter einer Abgasreinigungsanlage angeordnet.
Als Beurteilungskriterium wird die Änderungsgeschwindigkeit
eines Ausgangssignals der Abgas-Sonde benutzt, die beispielsweise nach
dem Beginn einer Phase mit Schubbetrieb auftritt. Nachteilig ist
hierbei, dass dieses Verfahren nur bei einem sehr hohen Luftmassenfluss
(>> 50 kg/h) arbeitet, da nur dann der Katalysatoreinfluss
vernachlässigt werden kann. In solchen Betriebszuständen
kann es aber zu unerwünschten Zuständen beim Wiedereinsetzen
nach der Schubphase kommen.
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In
der
DE 10 2006
041 477 A1 wird ein Verfahren zur Dynamik-Diagnose einer
in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine nach einer Abgasreinigungsanlage
angeordneten Abgas-Sonde beschrieben, wobei die Dynamik-Diagnose
gleichzeitig mit einer sprunghaften Änderung eines Lambdawertes
das Abgases von Fett nach Mager oder von Mager nach Fett durchgeführt
wird.
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Die
heutige Funktion der Dynamiküberwachung berechnet bei einem
gültigen Last-Schub-Übergang auf Basis der gemessenen O2-Konzentration zwei O2-Schwellwerte.
Die gemessene Anstiegszeit der O2-Konzentration
vom ersten zum zweiten Schwellwert wird als Bewertungskriterium
der dynamischen Eigenschaften der Abgas-Sonde herangezogen. Bleibt
die gemessene Anstiegszeit unter einem fixen Schwellwert, erfolgt
eine Intaktmeldung, andernfalls wird ein Defekt gemeldet. Damit plausibilisiert
sich das Lambdasignal in einem zu applizierenden Betriebsbereich
gegenüber einem fixen Wert.
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Nachteilig
ist dabei, dass eine Festlegung des Betriebsbereichs von den Bauteiltoleranzen
der vorgelagerten Bauteile inklusive Sensoren und Aktuatoren abhängt.
Etwaiges Driften der Bauteilcharakteristik ist in fixen Schwellwerten
nicht berücksichtigt. Weiterhin kann mit diesen fixen Schwellwerten
nur ein eingeschränkter Betriebsbereich für Lastwechsel für
eine Dynamik-Diagnose verwendet werden. Ebenso können dynamische
Eigenschaften der Abgas-Sonde mit fixen Schwellwerten nicht immer
richtig diagnostiziert werden, so dass als Resultat eine dynamisch
defekte Abgas-Sonde als i. O. bewertet werden kann, was vor dem
Hintergrund massiv gestiegener bzw. steigender Gesetzesanforderungen zur
On-Board-Diagnose (OBD) als kritisch anzusehen ist.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Dynamik-Diagnose
einer Abgas-Sonde bereitzustellen, das eine höhere und
zuverlässigere Trennschärfe der dynamischen Eigenschaften
der Abgas-Sonde über einen Betriebsbereich ermöglicht und
den Einfluss des Betriebsbereichs auf die Freigabe einer Dynamikplausibilisierung
des Sonden-Ausgangssignals verringert.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die
das Verfahren betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass bei einem Last-Schub-Übergang ein Soll-/Ist-Vergleich
zwischen einem berechneten O2-Signal und
einem mit der Abgas-Sonde gemessenen O2-Signal
bzw. zwischen aus diesen Signalen abgeleiteten Signalen durchgeführt
werden. Mit dem Verfahren können dynamische Prozesse gegenüber
dem Stand der Technik zuverlässiger berücksichtigt
werden, so dass eine verbesserte Trennschärfe, unabhängig
vom Betriebspunkt ermöglicht wird. Damit können
erhöhte Gesetzesanforderungen hinsichtlich der On-Board-Diagnose
erfüllt werden.
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Eine
bevorzugte Verfahrensvariante sieht dabei vor, dass die Berechnung
des O2-Signals aus Luftmasse und Einspritzmenge
durchgeführt wird.
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Werden
für den Soll-/Ist-Vergleich das berechnete O2-Signal
und das gemessene O2-Signal mittels beispielsweise
eines Tiefpass-Filters gefiltert und daraus ein berechnetes und
gefiltertes O2-Signal und ein gemessenes
und gefiltertes O2-Signal gebildet, kann
erreicht werden, dass beispielsweise kurzzeitig auftretende Störungen
bei der Signal-Übermittlung bzw. bei der Signal-Verarbeitung
sich weniger stark auf das Diagnose-Ergebnis auswirken können, womit
eine robustere Dynamik-Diagnose erreicht werden kann.
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Werden,
wie dies in einer bevorzugten Verfahrensvariante vorgesehen ist,
für den Soll-/Ist-Vergleich die Gradienten des berechneten
O2-Signals und des gemessenen O2-Signals
oder der gefilterten O2-Signale verwendet,
können insbesondere die dynamischen Eigenschaften der Abgas-Sonde
direkt analysiert werden. Gegenüber einer reinen Auswertung
der Anstiegszeit zwischen den o. g. O2-Schwellen
können die Eigenschaften der Abgas-Sonde auch abhängig
von der jeweiligen Betriebsbedingung zuverlässig bestimmt
werden. Die Bewertung dieser relativen Änderung ist gegenüber
einer Auswertung einer absoluten Änderung des Signals grundsätzlich weniger
störanfällig gegenüber möglicher
Offset-Einflüsse innerhalb des Auswertesystems und der
beteiligten Sensoren bzw. Aktuatoren.
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Besonders
vorteilhaft ist es, wenn für den Soll-/Ist-Vergleich individuell
ein dem jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine zugeordneter Sollwert
gebildet und anschließend mit dem Istwert verglichen wird.
Damit kann erreicht werden, dass im Rahmen der Applikationsaktivität
nicht nur in einem eingeschränkten Betriebsbereich eine
Dynamik-Diagnose ermöglicht wird, wie dies bisher der Fall
ist, sondern der Bereich deutlich ausgedehnt werden kann, so dass
die dynamischen Eigenschaften der Abgas-Sonde in einem weiten Betriebsbereich
der Brennkraftmaschine bestimmt werden können. Andererseits
können Dynamik-Diagnoseergebnisse aus unterschiedlichen
Betriebsbereichen auch zur Bewertung herangezogen werden, um beispielsweise die
Einzelergebnisse auf Plausibilität zu prüfen oder auch
Betriebszustände zu identifizieren, in denen eine Dynamik-Diagnose
nicht stattfinden sollte. Sollte sich beispielsweise ein Fehler
in der Dynamik der Abgas-Sonde herausstellen, wird sich eine dynamische Verschleppung
des Signals nicht nur bei einem Last-Schub-Übergang einstellen,
sondern ist auch bei Last-Schub-Übergängen in
anderen Betriebsbereichen nachweisbar.
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In
einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass bei dem
Last-Schub-Übergang basierend auf dem Signalverlauf des
berechneten und gefilterten O2-Signals ein
erster und ein zweiter O2-Schwellwert des
berechneten O2-Signals bestimmt werden.
Dabei ist vorgesehen, dass die Schwellwertbestimmung der O2-Schwellwerte bei jedem zur Dynamik-Diagnose
verwendeten Last-Schub-Übergang erneut durchgeführt
wird. In einer Verfahrensvariante ist weiterhin vorgesehen, dass
im Fall eines gültigen Last-Schub-Übergangs basierend
auf dem gemessenen O2-Signal ein O2-Schwellwert des gemessenen O2-Signals
bestimmt wird, wobei dessen Berechnung identisch zur Berechnung
des ersten O2-Schwellwert des berechneten
O2-Signals durchgeführt wird. Dabei
wird bezogen auf den jeweiligen Signalhub ein prozentualer identischer
Schwellwert zu Grunde gelegt.
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Diese
jeweilige Neuberechnung der O2-Schwellwerte
erlaubt einerseits, dass die O2-Schwellwerte
jeweils an den Betriebsbereich angepasst werden können,
in denen die Dynamik-Diagnose stattfindet. Andererseits kann mit
diesen variablen O2-Schwellwerten gegenüber
den fest vorgegebenen Schwellwerten gemäß dem
Stand der Technik eine verbesserte Diagnose bei einer Drift der
Bauteilcharakteristik erreicht werden. Weiterhin kann beispielsweise
der Einfluss des Fahrers, hervorgerufen durch eine jeweils unterschiedlich
schnelle Freigabe des Gaspedals, vermieden werden. Dies betrifft
insbesondere die Kompensation des Mengengradienten bei Übergang
in den Schub-Betrieb.
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In
bevorzugter Verfahrensvariante ist zur Dynamik-Diagnose vorgesehen,
dass für das berechnete O2-Signal
oder für das berechnete und gefilterte O2-Signal
während der Zeit vom Erreichen des ersten O2-Schwellwerts
des berechneten O2-Signals bis zum Erreichen
des zweiten O2-Schwell-Werts des berechneten
O2-Signals ein O2-Gradientensignal
für den berechneten Wert integriert und aus dem Ergebnis
der Sollwert abgeleitet wird. Zusätzlich kann eine Integrationsdauer
für das berechnete O2-Signal bestimmt
werden. Parallel dazu wird für das gemessene O2-Signal
oder für das berechnete und gefilterte O2-Signal
ein O2-Gradientensignal für den
gemessenen Wert integriert und aus dem Ergebnis der Istwert abgeleitet.
Dabei wird als Integrationsdauer des gemessenen O2-Signals
die Integrationsdauer für das berechnete O2-Signal
verwendet. Als Startzeitpunkt der Integration wird ein Triggerzeitpunkt
verwendet, der bestimmt wird, wenn das gemessene O2-Signal oder
das gemessene und gefilterte O2-Signal den O2-Schwellwert des gemessenen O2-Signals überschreitet.
Die somit berechneten Integrale für den Sollwert und den
Istwert berücksichtigen insbesondere die dynamischen Effekte
und sind zudem gegen Offsets und kurzzeitige Signalstörungen
robust.
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Zur
Dynamik-Diagnose können dann der Istwert und der Sollwert
zueinander ins Verhältnis gesetzt werden, und aus dem Ergebnis
eine Dynamikbeurteilung der Abgas-Sonde abgeleitet werden, wobei
mit schlechter werdender Dynamik sich das Integral für
den Istwert gegenüber dem Integral für den Sollwert
verkleinert.
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In
einer ebenfalls vorteilhaften Verfahrensvariante kann vorgesehen
sein, dass die Dynamikbeurteilung durch direkten Vergleich zwischen
dem absoluten O2-Gradientensignal für
den berechneten Wert und dem absoluten O2-Gradientensignal
für den gemessenen Wert durchgeführt wird. Ebenso
kann beispielsweise auch vorgesehen sein, dass die Dynamikbeurteilung
durch direkten Vergleich der zeitlichen Verläufe des berechneten
O2-Signals und des gemessenen O2-Signals
bzw. der gefilterten O2-Signale durchgeführt
wird. Beide Varianten erfüllen ebenfalls die Anforderungen
an eine reproduzierbare Trennschärfe der Dynamik-Überwachung,
sind aber weniger aufwendig und können daher in vereinfachten
OBD-Einheiten Verwendung finden.
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Die
die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass die Motorsteuerung Einrichtungen zur Bestimmung eines berechneten
O2-Signals aus Informationen der Eingangsluftmasse,
beispielsweise durch Auswertung der Signale eines Luftmassenmessers
oder mittels eines Modells ermittelt, und der Kraftstoffdosierung
sowie Einrichtungen zur Filterung und/oder Gradientenbildung und/oder
zur Integration des berechneten O2-Signals
und eines von der Abgas-Sonde gemessenen O2-Signals
aufweist, wobei zur Dynamik-Diagnose bei einem Last-Schub-Übergang
ein Soll-/Ist-Vergleich zwischen dem berechneten O2-Signal
und dem mit der Abgas Sonde gemessenen O2-Signal
bzw. zwischen, aus diesen Signalen abgeleiteten Signalen durchführbar
ist. Die zur Durchführung des Verfahrens nötigen
Einrichtungen, wie beispielsweise Tiefpass-Filter-Einheiten, Differenzier-Einheiten,
Integrier-Einheiten und Schwellwert-Berechnungseinheiten können
dabei innerhalb der übergeordneten Motorsteuerung als Hardware-
und/oder Software-Lösung implementiert sein und bilden
damit eine wichtige Funktionsgruppe innerhalb einer On-Board-Diagnoseeinrichtung.
Darüber hinaus sind auch separate Diagnose-Vorrichtungen
denkbar, die mit der übergeordneten Motorsteuerung kommunizieren
können.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
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1 in
schematischer Darstellung das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren
angewendet werden kann,
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2 ein
prinzipielles Zeitablaufdiagramm für verschiedene Signalwerte
einer Abgassonde während einer Dynamik-Diagnose,
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3 beispielhaft
die Aufbereitung der Signalwerte einer neuen Abgas-Sonde,
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4 beispielhaft
die Aufbereitung der Signalwerte einer gealterten, trägen
Abgas-Sonde,
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5 die
prinzipielle Vorgehensweise zur Berechnung von O2-Schwellwerten,
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6 die
prinzipielle Vorgehensweise zur Integration des O2-Gradientensignals
einer neuen Abgas-Sonde und
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7 die
prinzipielle Vorgehensweise zur Integration des O2-Gradientensignals
einer gealterten, trägen Abgas-Sonde.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
schematisch als Beispiel das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren
zur Dynamikdiagnose einer Abgas-Sonde 17 eingesetzt werden
kann. Einer Brennkraftmaschine 10 wird Luft über
eine Luftzuführung 11 zugeführt und deren
Masse mit einem Luftmassenmesser 12 bestimmt. Der Luftmassenmesser 12 kann
als Heißfilm-Luftmassenmesser ausgeführt sein.
Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über
einen Abgaskanal 18 abgeführt, wobei in Strömungsrichtung
des Abgases hinter der Brennkraftmaschine 10 eine Abgasreinigungsanlage 16 vorgesehen
ist. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine 10 ist eine Motorsteuerung 14 vorgesehen,
die zum einen der Brennkraftmaschine 10 über eine
Kraftstoffdosierung 13 Kraftstoff zuführt und
der zum anderen die Signale des Luftmassenmessers 12 und
einer in dem Abgaskanal 18 angeordneten Lambda-Sonde 15 sowie
einer in der Abgasableitung 18 angeordneten Abgas-Sonde 17 zugeführt
werden. Die Lambda-Sonde 15 bestimmt einen Lambda-Istwert
eines der Brennkraftmaschine 10 zugeführten Kraftstoff-Luft-Gemischs; sie
kann als Breitband-Lambdasonde ausgeführt sein. Die Abgas-Sonde 17 bestimmt
die Abgaszusammensetzung nach der Abgasreinigungsanlage 16.
Die Abgas-Sonde 17 kann als Sprungsonde ausgebildet sein.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der in
den 2 bis 7 dargestellten Zeitablauf-Diagramme 20 aufgezeigt,
in denen ein Verlauf verschiedener Signalwerte 21 der Abgassonde 17 bzw.
daraus abgeleitete Signale über eine Zeitachse 24 bei
einem Last-Schub-Wechsel gezeigt sind. Die Zeitablauf-Diagramme 20 zeigen
exemplarisch, dass zunächst von einer Fettphase 22 ausgegangen
wird und sich dann infolge des Last-Schub-Wechsels die Abgaszusammensetzung ändert,
derart, dass mageres Abgas mit einer erhöhten O2-Konzentration die Abgas-Sonde 17 erreicht.
Gegenüber der Fettphase 22 wird dieser zeitliche
Bereich als Magerphase 23 bezeichnet. Entsprechend könnten
auch andere Übergänge zur Dynamik-Diagnostik herangezogen werden,
bei denen sich der Lambdawert der Abgassonde 17 ändert.
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2 zeigt
den zeitlichen Verlauf eines berechneten O2-Signals 26,
welches auf dem an der Verbrennung der Brennkraftmaschine 10 teilnehmenden
Kraftstoff sowie dem ermittelten Luft-Sauerstoff basiert. Beide
Größen können aus den Signalen des Luftmassenmessers 12 und
der Kraftstoffdosierung 13 aus 1 abgeleitet
werden. Im gezeigten Beispiel steigt bei einem Last-Schub-Wechsel
dieses Signal an. Gleichzeitig reduziert sich dabei eine Einspritzmenge 35,
die über die Kraftstoffzudosierung 13 vorgegeben
wird. Zusätzlich zum Verlauf des berechneten O2-Signals 26 ist
der Verlauf eines berechneten und gefilterten O2-Signals 28 dargestellt,
welches kurzzeitige Schwankungen gegenüber dem ungefilterten
berechneten O2-Signal 26 nicht
mehr aufweist bzw. diese deutlich reduziert sind. Darauf aufbauend
wird ein O2-Gradientenverlauf 30 für
das berechnete O2-Signal 26 berechnet.
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In 3 und 4 werden
exemplarisch die weitere Signalverarbeitung zur Dynamik-Diagnose für
eine neue Abgas-Sonde 17 (3) und für
eine gealterten, träge Abgas-Sonde 17 (4)
gezeigt.
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Kommt
es zu einem Last-Schub-Wechsel, werden basierend auf dem berechneten
und gefilterten O2-Signal 28 ein
erster O2-Schwellwert des berechneten O2-Signals 32 sowie ein zweiter O2-Schwellwert des berechneten O2-Signals 33 berechnet.
Parallel zu diesem Vorgang wird ein mit der Abgas-Sonde 17 gemessenes
O2-Signal 27 in ein gemessenes
und gefiltertes O2-Signal 29 umgewandelt, dessen
Verlauf hier ebenfalls dargestellt ist. Aus dem gemessenen und gefilterten
O2-Signal 29 und dem berechneten
und gefilterten O2-Signal 28 wird
jeweils ein O2-Gradientensignal 30, 31 für
den berechneten Wert und den gemessenen Wert bestimmt. Im Fall eines
gültigen Last-Schub-Übergangs wird, basierend auf
dem gemessenen O2-Signal 27 ein
O2-Schwellwert des gemessenen O2-Signals 34 generiert.
Dabei ist dessen Berechnung identisch zur Berechnung des ersten
O2-Schwellwertes des berechneten O2-Signals 32. Ein Zeitpunkt der
Schwellwertberechnung 25 kann dabei durch den Signalanstieg
des berechneten O2-Signals 26 bestimmt
werden.
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Wie
zu erkennen ist, sind die Verläufe der verschiedenen Signalwerte 21 in
der 3 und der 4 sehr unterschiedlich
und können bereits zur Dynamik-Diagnose der Abgas-Sonde 17 genutzt werden.
Ein Vergleich des berechneten und des gemessenen O2-Signals 26, 27 zeigt
beispielsweise, dass bei einer neuen Abgas-Sonde 17 (3)
der Verlauf des gemessenen O2-Signals 27 relativ
dicht dem Verlauf des berechneten O2-Signals 26 folgt. Dagegen
setzt der Anstieg des gemessenen O2-Signals 27 bei
einer gealterten, trägen Abgas-Sonde 17 (4) zeitversetzt
ein, wobei der Anstieg aufgrund der Trägheit geringer ist
als bei dem Verlauf des berechneten O2-Signals 26.
Ein ähnliches Verhalten zeigt sich beim Vergleich der gefilterten
O2-Signale 28, 29. Die
O2-Gradientensignale 30, 31 für
das berechnete und das gemessene O2-Signal 26, 27 zeigen
den Unterschied noch deutlicher. Das O2-Gradientensignal 31 fällt
in seiner absoluten Höhe bei einer alten, trägen
Abgas-Sonde 17 deutlich niedriger aus, als bei einer neuen
Abgas-Sonde 17.
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In 5 ist
die prinzipielle Vorgehensweise zur Berechnung der O2-Schwellwerte 32, 33, 34 erläutert.
Der absolute Betrag des berechneten und des gemessenen O2-Signals 26, 27 gegenüber
der Nulllinie entspricht im gesättigten Bereich, d. h.
lange nach dem Last-Schub-Übergang, einer O2-Konzentration
der Umgebungsluft 36, welche mit 21,95% als nahezu konstant
angenommen werden kann. Dieser Wert kann zur Normierung der absoluten
Signalwerte 21 denen, welcher mit den Signalhüben
des berechneten und des gemessenen O2-Signals 37, 38 verrechnet
werden kann.
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Bezogen
auf den Signalhub des berechneten O2-Signals 38 wird
ein prozentualer Schwellwert 39 für den ersten
O2-Schwellwert des berechneten O2-Signals 32 vorgegeben. Entsprechend
wird auch der zweite O2-Schwellwert des
berechneten O2-Signals 33 vorgegeben,
wobei sich dabei der prozentuale Schwellwert 39 vom ersten
unterscheidet. Für den O2-Schwellwert
des gemessenen O2-Signals 34 wird die
Bestimmung entsprechend durchgeführt. Dabei wird der gleiche
prozentuale Schwellwert 39 zu Grunde gelegt, wie er bei
der Bestimmung des ersten O2-Schwellwerts
des berechneten O2-Signals 32 verwendet
wurde.
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Der
Zeitpunkt der Schwellenberechnung 25 wird im gezeigten
Beispiel vom Beginn des Abfalls der Einspritzmenge 35 vorgegeben.
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6 und 7 zeigen
das Auswerteschema einer bevorzugten Verfahrensvariante, wobei in 6 die
Auswertung an einer neuen Abgas-Sonde 17 und in 7 die
Auswertung an einer alten, trägen Abgas-Sonde 17 gezeigt
ist.
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In
beiden Figuren ist zur Dynamik-Diagnose vorgesehen, dass für
das berechnete O2-Signal 26 während
der Zeit vom Erreichen des ersten O2-Schwellwerts
des berechneten O2-Signals 32 bis zum
Erreichen des zweiten O2-Schwellwerts des
berechneten O2-Signals 33 das O2-Gradientensignal 30 für
den berechneten Wert integriert und aus dem Ergebnis der Integralbildung
ein Sollwert 42 abgeleitet wird. Zusätzlich kann
eine Integrationsdauer für das berechnete O2-Signal 40 bestimmt
werden. Parallel dazu wird für das gemessene O2-Signal 27 das O2-Gradientensignal 31 für
den gemessenen Wert integriert und aus dem Ergebnis ein Istwert 43 abgeleitet.
Dabei wird als Integrationsdauer des gemessenen O2-Signals 41 die
Integrationsdauer für das berechnete O2-Signal 40 verwendet.
Als Startzeitpunkt der Integration des O2-Gradientensignals 31 für
den gemessenen Wert wird ein Triggerzeitpunkt 44 verwendet,
der bestimmt wird, wenn das gemessene O2-Signal 27 den
O2-Schwellwert des gemessenen O2-Signals 34 überschreitet.
Die somit berechneten Integrale für den Sollwert 42 und
den Istwert 43 können nun zur quantitativen Dynamik-Diagnose
herangezogen werden. Die Verhältnisse der, aus den Integralen
abgeleiteten Soll- und Istwerte 42, 43 können je
nach Trägheit der Abgas-Sonde 17 unterschiedliche
Werte annehmen und können direkt als Maß der Dynamik
der Abgas-Sonde 17 herangezogen werden. In 7 ist
beispielsweise das Flächen-Verhältnis der beiden
Flächen für den Soll- und den Istwert 42, 43 gegenüber
dem Flächen-Verhältnis in 6 relativ
klein.
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In
einer nicht gezeigten Variante können auch die jeweiligen
gefilterten O2-Signale 28, 29,
wie oben beschrieben, ausgewertet werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es eine Dynamik-Diagnose
mit gegenüber dem Stand der Technik höherer Trennschärfe,
unabhängig vom Betriebspunkt durchzuführen. Damit
können erhöhte Gesetzesanforderungen hinsichtlich
der On-Board-Diagnose erfüllt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19722334 [0008]
- - DE 102006041477 A1 [0009]
