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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Sensor, insbesondere eines Sensors aus einem keramischen Material.
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Stand der Technik
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Sensoren bzw. Messfühler zur Bestimmung von physikalischen Eigenschaften werden in vielfältiger Weise eingesetzt. Beispielsweise können in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine Temperatur, Ruß- und Gassensoren vorgesehen sein, die in Verbindung mit einem Katalysator und einer Regelung eine wirksame Reinigung des Abgases ermöglichen.
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Insbesondere wird mit Hilfe von sogenannten Lambda-Sensoren ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoffverhältnis mit Lambda = 1 im Abgas eingestellt. Lambda = 1 bedeutet dabei ein Massenverhältnis von 14,7 kg Luft zu 1 kg Kraftstoff. Dieses Massenverhältnis ist erforderlich zur vollständigen Verbrennung des Kraftstoffs. Lambda ist dabei der Quotient aus zugeführter Luftmasse und theoretischem Luftbedarf.
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Die als Lambdasonden üblicherweise verwendeten Sensoren beruhen auf dem Prinzip einer galvanischen Sauerstoff-Konzentrationszelle mit einem Festkörperelektrolyt. Der Festkörperelektrolyt weist zwei durch eine Keramik getrennte Grenzflächen auf. Die Keramik wird bei einer sogenannten Aktivierungstemperatur sauerstoffionenleitend. Aufgrund eines unterschiedlichen Sauerstoffanteils auf beiden Seiten der Keramik zwischen den Grenzflächen wird die sogenannte Nernstspannung erzeugt. Diese elektrische Spannung ist ein Maß für das Verhältnis der Sauerstoffpartialdrücke zu beiden Seiten der Keramik. Aufgrund des Zusammenhangs des Restsauerstoffgehalts im Abgas einer Brennkraftmaschine mit dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis des der Brennkraftmaschine zugeführten Gemisches ist es möglich, durch eine Messung des Sauerstoffanteils im Abgas auf das der Brennkraftmaschine zugeführte Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu schließen. Die auch als Nominaltemperatur bezeichnete Betriebstemperatur eines derartigen Sensors, der im Folgenden synonym auch als Sonde bezeichnet wird, liegt typischerweise zwischen 650°C und 850°C. Um diese Nominaltemperatur unabhängig von den Umgebungsbedingungen zu erreichen, wird der Sensor elektrisch beheizt. Um ein möglichst frühzeitiges Ansprechen des Sensors und damit ein möglichst frühzeitiges Vorhandensein von verwertbaren Messsignalen zu erreichen, ist ein schnelles Aufheizen des Sensors notwendig, insbesondere schon in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors.
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In dieser Warmlaufphase kann bei der Verbrennung Wasserdampf entstehen, der auf kalten Oberflächen des Abgasstrangs kondensiert. Wenn nun ein Wassertropfen auf die heiße Sensoroberfläche trifft, können lokale Temperaturunterschiede zu hohen thermischen Spannungen führen, die bis zu einer Zerstörung der Sonde führen. Dieses Phänomen wird als sogenannter „Thermoschock” bezeichnet.
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Um einen solchen Thermoschock auszuschließen, wird die Sonde üblicherweise in Phasen, in denen eine niedrige Abgastemperatur und somit Wasser im Abgasstrang zu erwarten ist, mit einer Temperatur unterhalb der Aktivierungstemperatur betrieben. Dies wird als sogenanntes „Schutzheizen” bezeichnet. Der Nachteil dieser Maßnahme ist, dass die Sonde in diesen Phasen nicht betriebsbereit ist. Erst wenn der Zustand erreicht ist, dass sich kein Wasser mehr im Abgas der Brennkraftmaschine befindet, was gewöhnlich und im Folgenden als „Taupunktende” bezeichnet wird, wird die Sonde auf ihre Nominaltemperatur geheizt.
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Aus der
DE 10 2006 012 476 A1 geht ein Verfahren hervor, bei dem der Sensor oder die Sonde – nach dem Ausheizen von eventuell eingelagertem Kondenswasser – auf eine sogenannte Schockresistenztemperatur aufgeheizt wird, die größer ist als die Nominaltemperatur. Dieses Verfahren macht sich den sogenannten Leidenfrosteffekt zunutze: Bei der Schockresistenztemperatur ist die Oberfläche des Sensorelements so heiß, dass spontan ein Dampffilm zwischen dem Wassertropfen und der Sensoroberfläche ausgebildet wird. Hierdurch wird verhindert, dass der Tropfen die Oberfläche des Sensorelements berührt und es wird sichergestellt, dass nur ein sehr geringer Wärmestrom übertragen wird und zwar so gering, dass der Sensor nicht beschädigt wird. Vorteilhaft bei diesem Verfahren ist es, dass eine frühe Betriebsbereitschaft des Sensors auch bei kaltem Motor erreicht wird. Voraussetzung für dieses Verfahren ist es jedoch zum einen, dass die Heizleistung der Sonde genügend groß ist, um die Schockresistenztemperatur sicher zu erreichen, und dass die Sonde darüber hinaus bei der Schockresistenztemperatur betrieben werden kann, ohne dass sie hierdurch geschädigt wird. Zum anderen muss auch sichergestellt sein, dass ein Schutzrohr, das eine derartige Sonde gewöhnlich umgibt, ebenfalls so heiß ist, dass der Leidenfrosteffekt zum Tragen kommt. Wenn diese Voraussetzungen nicht erfüllt sind, kann das Verdampfen von Wassertropfen dazu führen, dass Wasserdampf das Abgas im Schutzrohr verdrängt, was zur Folge hat, dass das Messsignal der Sonde nicht die Abgaszusammensetzung widerspiegelt.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors anzugeben, welches es ermöglicht, unmittelbar nach dem Start des Verbrennungsmotors ein auswertbares Sondensignal zu erhalten und welches es insbesondere ermöglicht, auch bei Vorhandensein von Wasser im Abgasstrang vor dem Erreichen des Taupunktendes ein auswertbares Sondensignal zu erhalten, ohne die Sonde auf die Schockresistenztemperatur aufheizen zu müssen.
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Offenbarung der Erfindungh
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Sensors, insbesondere eines Sensors aus einem keramischen Material, gelöst, bei dem der Sensor bis zum Erreichen des Taupunktendes auf eine Zieltemperatur aufgeheizt wird, die größer ist als die Aktivierungstemperatur und kleiner als die Thermoschocktemperatur. Grundidee der Erfindung ist es, den Sensor bei einer Zieltemperatur zu betreiben, bei der einerseits die Erfassung der Abgaszusammensetzung möglich ist, andererseits ein Thermoschock sicher ausgeschlossen wird. Hierdurch kann auf sehr vorteilhafte Weise das Sondensignal ohne das Risiko einer Beschädigung des Sensors direkt und unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine für Regelungs- und Diagnosezwecke verwendet werden.
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Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren wird die Sonde dabei nicht unterhalb der Aktivierungstemperatur betrieben, wo keine auswertbaren Sondensignale vorliegen, und sie muss auch nicht über die Schockresistenztemperatur erwärmt werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
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So ist beispielsweise vorgesehen, dass die Zieltemperatur bis zum Erreichen des Taupunktendes konstant gehalten wird. Die Erfindung ist hierauf jedoch nicht beschränkt. Rein prinzipiell kann die Zieltemperatur auch variieren, vorausgesetzt, sie bewegt sich in einem Bereich größer als die Aktivierungstemperatur und kleiner als die Thermoschocktemperatur.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Sensor nach Erreichen des Taupunktendes bei einer Temperatur betrieben wird, die der Nominaltemperatur entspricht.
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Eine wesentliche Voraussetzung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die präzise Erfassung der Temperatur des Sensors. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Temperatur des Sensors durch direkte Temperaturmessung oder indirekte Temperaturmessung, insbesondere durch Messung des Innenwiderstands oder des Stroms der Sensorleitung, nachfolgend kurz als Heizerstrom des Sensors bezeichnet, bestimmt wird. Aus beiden Messgrößen: Innenwiderstand des Sensors und/oder Heizerstrom des Sensors können präzise Temperaturbestimmungen des Sensors und insbesondere dessen Sensor- oder Sondenelements vorgenommen werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, die Aktivierungstemperatur durch Erfassen der Temperatur des Sensors und/oder durch Erfassen einer spezifischen Reaktion eines Sensorsignals, das auf das Erreichen der Aktivierungstemperatur schließen lässt, zu bestimmen. Als spezifische Reaktion des Sensorsignals kommt beispielsweise eine Abweichung der Sondenspannung aus einer „Ruhelage” in Frage oder dergleichen.
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Dabei kann vorgesehen sein, die Überwachung der Sensortemperatur unmittelbar bei elektrischer Verfügbarkeit des Sensors, das heißt beispielsweise bei Starten der Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs, sobald also Bordnetzspannung in einem Fahrzeug vorhanden ist, oder initiiert durch ein Startsignal auszulösen. Das Startsignal kann beispielsweise aus einem spezifischen Verhalten eines Sensorsignals abgeleitet werden. Zum Beispiel kann das Erreichen der Aktivierungstemperatur einer Zweipunkt-Lambdasonde durch eine Messung des Sondeninnenwiderstands erfasst werden, die erst ausgelöst wird, wenn die Sondenspannung die Ruhelage verlässt. Hierdurch wird die Verfälschung des Sondenspannungssignals durch Polarisation in Folge einer Innenwiderstandsmessung bei kalter Sonde minimiert.
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Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens betrifft das Heizen des Sensors und des Sensorelements. Dieses kann durch eine oder mehrere der folgenden Maßnahmen vorgenommen werden:
- – ein zeitgesteuerter Heizungsbetrieb, insbesondere realisiert durch eine konstante Heizleistung oder ein zeitabhängiges Heizleistungsprofil
- – ein vorgesteuerter Heizungsbetrieb in Abhängigkeit von vorgebbaren Betriebsbedingungen
- – ein temperaturgeregelter Heizungsbetrieb.
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Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass bei der Ermittlung der Sensortemperatur Parameter, die die Einstellung der Temperatur beeinflussen, insbesondere Bauteiltoleranzen oder Alterungseffekte, berücksichtigt werden können. Dies kann besonders vorteilhaft mittels eines Computerprogramms vorgenommen werden, das alle Schritte des vorbeschriebenen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Computer, insbesondere dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine, abläuft.
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Nachdem zur Durchführung des Verfahrens keine zusätzliche Hardware erforderlich ist, sondern beispielsweise die Erfassung der Temperatur und das Aufheizen des Sensorelements mit bereits vorhandenen Mitteln erfolgen, kann das Verfahren auch bei bestehenden Fahrzeugen nachgerüstet werden. Hierzu ist vorteilhafterweise vorgesehen, den Programmcode auf einem Computerprogrammprodukt, beispielsweise einer CD-ROM, einer DVD, einem externen Flashspeicher oder dergleichen oder auf einem anderen externen Speichermedium zu speichern. Auf diese Weise ist es möglich, das das Verfahren repräsentierende Programm bei bestehenden Fahrzeugen in die Steuergeräte-Software einzuspielen und damit dieses Verfahren gewissermaßen nachzurüsten.
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Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 schematisch den Aufbau eines Gassensors (einer Sonde) mit einer Schaltung zum Betreiben desselben;
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2 die Sondentemperatur über der Zeit gemäß einem aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Betreiben eines Sensors;
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3 die Sondentemperatur über der Zeit gemäß einem weiteren, aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zum Betreiben eines Sensors und
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4 schematisch die Sondentemperatur über der Zeit zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Sensors.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines als Breitband-Lambdasonde ausgebildeten Sensors erläutert. Es ist an dieser Stelle hervorzuheben, dass die Erfindung hierauf nicht beschränkt ist, sondern auch bei anderen Sondentypen, Messfühlern oder ähnlichem anwendbar ist, insbesondere auch bei Zweipunkt-Sonden, die auch als Sprungsonden bezeichnet werden, und bei anderen Sensoren, die keramisches Material verwenden.
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Bei Sensoren mit Keramiken oder keramikähnlichen Stoffen besteht die Gefahr von Thermoschocks der eingangs beschriebenen Art, da bei Keramiken oder keramikähnlichen Stoffen die Struktur leicht durch eingebrachte mechanische Spannungen zerstört werden kann. So führen beispielsweise Längenausdehnungen des Werkstoffs bei unterschiedlichen Temperaturen aufgrund lokaler Temperaturänderungen zu großen mechanischen Spannungen, die bis hin zu einem Bruch des Werkstoffs führen können oder zu einer Rissbildung.
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1 zeigt beispielhaft einen Sensor bzw. Gassensor 100 zur Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Gasgemisch mit einer zugehörigen Vorrichtung zur Ansteuerung 170. Der Gassensor 100 ist im vorliegenden Beispiel als Breitband-Lambdasonde ausgestaltet. Diese umfasst im Wesentlichen im unteren Bereich eine Heizung 160, in einem mittleren Bereich eine Nernstzelle 140 und in einem oberen Bereich eine Pumpzelle 120. Die Pumpzelle 120 weist in einem zentralen Bereich eine Öffnung 105 auf, durch die Abgas 10 in einen Messraum 130 der Pumpzelle 120 gelangt. An den äußeren Enden des Messraums 130 sind Elektroden 135, 145 angeordnet, wobei die oberen Elektroden 135 der Pumpzelle zugeordnet sind und die Innenpumpelektrode (IPE) 135 bilden, und wobei die unteren Elektroden 145 der Nernstzelle 140 zugeordnet sind und die Nernstelektrode (NE) 145 bilden. Die dem Abgas zugewandte Seite der Pumpzelle 120 weist eine Schutzschicht 110 auf, innerhalb derer eine Außenpumpelektrode (APE) 125 angeordnet ist. Zwischen der Außenpumpelektrode 125 und der Innenpumpelektrode 135 des Messraums 130 erstreckt sich ein Festkörperelektrolyt, über den, bei einer an den Elektroden 125, 135 anliegenden Pumpspannung, Sauerstoff in den Messraum 130 hineintransportiert oder aus dem Messraum 130 abtransportiert werden kann.
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An die Pumpzelle 120 schließt sich ein weiterer Festkörper an, der die Nernstzelle 140 mit einem Referenzgasraum 150 bildet. In dem Referenzgasraum 150 ist der Pumpzelle 120 zugewandt eine Referenzelektrode (RE) 155 angeordnet. Die sich zwischen der Referenzelektrode 155 und der Nernstelektrode 145 im Messraum 130 der Pumpzelle 120 einstellende Spannung entspricht der Nernstspannung. Im weiteren Verlauf der Keramik ist im unteren Bereich die Heizung 160 angeordnet.
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In dem Referenzgasraum 150 der Nernstzelle 140 wird ein Sauerstoff-Referenzgas vorgehalten. Über einen über die Pumpelektroden 125 und 135 fließenden Pumpstrom I_pump wird im Messraum eine Sauerstoffkonzentration eingestellt, die einer Lambda = 1-Konzentration in dem Messraum 130 entspricht.
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Die Steuerung der Ströme und die Auswertung der Nernstspannung wird von der Ansteuerung bzw. einem Steuergerät 170 vorgenommen. Ein Operationsverstärker 174 misst hierbei eine an der Referenzelektrode 155 anliegende Nernstspannung und vergleicht diese Spannung mit einer Referenzspannung U_ref, die typischerweise ca. 450 mV beträgt. Bei Abweichung beaufschlagt der Operationsverstärker 174 die Pumpzelle 120 über einen Widerstand 172 und die Pumpelektroden 125, 135 mit einem Pumpstrom I_pump. Innerhalb des Steuergeräts 170 ist in einer elektrischen Zuleitung zur Heizung 160 ein Temperaturvorgabemittel 180 angeordnet, das die an der Heizung 160 anliegende elektrische Spannung – und somit indirekt auch die Temperatur des Sensors 100 – in für den Betrieb der Lambdasonde geeigneter Weise vorgibt. Die Aufheizung des Sensors 100 erfolgt dabei auf die nachfolgend beschriebene Weise.
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In 2 und 3 sind aus dem Stand der Technik bekannte Aufheizstrategien dargestellt. 4 zeigt die erfindungsgemäße Aufheizstrategie.
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In den 2 bis 4 ist jeweils die Sondentemperatur TSonde über der Zeit t schematisch dargestellt. Dabei bedeuten durchgehend T1 die Aktivierungstemperatur, T3 die Thermoschocktemperatur, T4 die Nominaltemperatur und T5 die Schockresistenztemperatur. Mit T2 ist eine Zieltemperatur bezeichnet, die in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren als Aufheizstrategie, wie es in 4 schematisch dargestellt ist, erläutert wird.
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Wie in 2 dargestellt, wird gemäß einer Aufheizstrategie, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, die Sonde 100 zunächst vor Erreichen des Taupunktendes TPE, das heißt dann, wenn im Abgas Wasserdampf auftritt, der auf kalten Oberflächen des Abgasstrangs kondensieren kann, auf eine Temperatur aufgeheizt, die kleiner ist als die Aktivierungstemperatur T1 der Sonde. Dies ist in 2 anhand einer Linie 210 schematisch dargestellt. In diesem Bereich ist es nicht möglich, Aussagen über die Abgaszusammensetzung zu treffen, da die Aktivierungstemperatur T1, die minimal erforderlich ist um den Festkörperelektrolyten für Sauerstoffionen leitend zu machen und die ca. 350°C beträgt, nicht erreicht ist. Erst wenn das Taupunktende TPE erreicht ist, das heißt, wenn sichergestellt ist, dass kein Wasserdampf im Abgas auftritt, der sich auf kalten Oberflächen des Abgasstrangs niederschlagen könnte, wird die Sonde auf die Nominaltemperatur T4 aufgeheizt, die in der Regel zwischen 650°C und 850°C liegt, hier illustriert durch die Linie 220. Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass bis zum Erreichen des Taupunktendes TPE eine Messung der Abgaszusammensetzung nicht möglich ist.
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Um diesen Zeitraum zu verkürzen, sieht ein anderes, aus der
DE 10 2006 012 476 A1 bekanntes Verfahren, das nachfolgend in Verbindung mit
3 erläutert wird, vor, die Sonde
100 nur eine kurze Zeit t
A, die wesentlich kürzer ist als die Zeit bis zum Erreichen des Taupunktendes TPE, auf eine Temperatur T
Sonde aufzuheizen, die unterhalb der Aktivierungstemperatur T1 liegt. Sodann folgt eine Aufheizung der Sonde
100 auf die Schockresistenztemperatur T5. Auf dieser Temperatur wird die Sonde
100 gehalten, bis das Taupunktende TPE erreicht ist, was durch eine Linie
320 angedeutet ist. Nach Erreichen des Taupunktendes TPE wird der Sensor
100 auf die Nominaltemperatur T4 eingestellt, dargestellt in
3 durch die Linie
330. Dieses Verfahren, das nach einem Ausheizen von eventuell eingelagertem Kondenswasser in dem Sensorelement Anwendung findet, nutzt den sogenannten Leidenfrosteffekt aus: Bei der Schockresistenztemperatur T5 ist die Oberfläche des Sensorelements so heiß, dass spontan ein Dampffilm zwischen den Wassertropfen und der Sensoroberfläche ausgebildet wird. Dadurch berührt der Tropfen die Oberfläche nicht und es wird nur ein so geringer Wärmestrom übertragen, dass die Sonde
100 nicht beschädigt wird. Der Vorteil des Verfahrens ist eine sehr frühe Betriebsbereitschaft der Sonde
100 auch bei kalter Brennkraftmaschine. Voraussetzung für die Durchführung dieses Verfahrens ist jedoch zum einen, dass die Heizleistung der Sonde
100 hoch genug ist, um die Schockresistenztemperatur T5 sicher zu erreichen und dass die Sonde
100 bei der Schockresistenztemperatur T5 ohne Schaden zu nehmen betrieben werden kann. Zum anderen muss ein an sich bekanntes Schutzrohr, das den Sensor
100 umgeben kann und ihn gewöhnlich umgibt, ebenfalls so heiß sein, dass der Leidenfrosteffekt zum Tragen kommt. Andernfalls kann das Verdampfen eines Wassertropfens dazu führen, dass der Wasserdampf das Abgas im Schutzrohr verdrängt und so eine Bestimmung der Abgaszusammensetzung nicht möglich ist.
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In Verbindung mit 4 wird nun ein Verfahren gemäß der Erfindung beschrieben, welches die vorgenannten Nachteile beseitigt und einen Betrieb der Sonde 100 praktisch unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine ermöglicht und zwar in einer Weise, dass die Abgaszusammensetzung praktisch unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine erfasst werden kann, ohne dass die Sonde 100 auf die Schockresistenztemperatur T5 aufgeheizt werden muss und ohne dass zur Durchführung einer Messung ein langer Zeitraum abgewartet werden muss, bis das Taupunktende TPE erreicht ist.
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Wie in 4 dargestellt, wird dazu die Sonde 100 auf eine Temperatur T2, im Folgenden Zieltemperatur genannt, aufgeheizt, die größer ist als die Aktivierungstemperatur T1, aber kleiner als die Thermoschocktemperatur T3. Diese Temperatur wird, wie es in 4 anhand der Linie 410 schematisch dargestellt ist, bevorzugt konstant gehalten, bis das Taupunktende TPE erreicht ist. Ist das Taupunktende TPE erreicht, wird die Sonde 100 auf die Nominaltemperatur T4 erwärmt, in 4 durch die Linie 420 angedeutet. Der große Vorteil dieses Verfahrens ist, dass praktisch von Anfang an die Abgaszusammensetzung erfasst werden kann, denn die Sonde 100 wird auf eine Temperatur erwärmt, die einerseits größer ist als die Aktivierungstemperatur T1. Gleichzeitig wird verhindert, dass die Sonde 100 durch kondensierendes Wasser zerstört wird, denn die Zieltemperatur T2 ist andererseits auch kleiner als die Thermoschocktemperatur T3. Es ist ferner nicht nötig, eine große Heizleistung aufzubringen, beispielsweise wie beim Aufheizen auf die Schockresistenztemperatur T5 gemäß dem aus dem Stand der Technik bekannten und anhand 3 erläuterten Verfahren.
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Zur Einstellung der Zieltemperatur T2 sind unterschiedliche Verfahren möglich. Zum einen kann ein zeitgesteuerter Heizungsbetrieb, zum Beispiel eine konstante Heizleistung oder ein zeitabhängiges Heizleistungsprofil verwendet werden, es kann darüber hinaus ein vorgesteuerter Heizungsbetrieb in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen vorgesehen sein. Es kann ein temperaturgeregelter Heizungsbetrieb vorgenommen werden. Darüber hinaus kann auch eine Kombination dieser drei Varianten realisiert werden.
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Die Heizung wird in Abhängigkeit von der aktuellen Sondentemperatur TSonde gesteuert oder geregelt. Hierzu ist es notwendig, diese Temperatur TSonde zu erfassen. Die Erfassung der Sonden- oder Sensortemperatur TSonde kann erfolgen durch direkte Temperaturmessung oder durch indirekte Temperaturmessung, zum Beispiel über eine Messung des Sondeninnenwiderstands oder des Heizerstroms im Falle einer Lambdasonde. Wird die Heizung nicht zeitgesteuert betrieben, ist es vorteilhaft, das Erreichen der Aktivierungstemperatur T1 zu überwachen. Hierzu sind beispielsweise die folgenden Verfahrensschritte geeignet:
- a) Erkennung über direkte Temperaturmessung;
- b) Erkennung über indirekte Temperaturmessung, zum Beispiel über eine Messung des Sondeninnenwiderstands oder des Heizerstroms bei einer Lambdasonde;
- c) Erkennung über eine spezifische Reaktion eines Sensorsignals, zum Beispiel die Abweichung der Sondenspannung von einer „Ruhelage”.
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Vorzugsweise wird die Überwachung der aktuellen Sondentemperatur oder das Erreichen der Aktivierungstemperatur T1 unmittelbar bei elektrischer Verfügbarkeit der entsprechenden Messsignale und damit praktisch unmittelbar nach dem Start der Brennkraftmaschine ausgelöst.
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Alternativ hierzu kann die Überwachung auch erst durch ein spezifisches Verhalten eines Sensorsignals ausgelöst werden. Das kann insbesondere dann der Fall sein, wenn eine frühere Überwachung sich nachteilig auf das Sondensignal auswirkt. Zum Beispiel kann das Erreichen der Aktivierungstemperatur TSonde einer Zweipunkt-Lambdasonde durch eine Messung des Sondeninnenwiderstands erfasst werden, die erst ausgelöst wird, wenn die Sondenspannung die Ruhelage verlässt. Dadurch wird die Verfälschung des Sondenspannungssignals durch Polarisation in Folge einer Innenwiderstandsmessung bei kalter Sonde minimiert.
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Optional können Bauteiltoleranzen, die eine Anpassung der Zieltemperatur T2 beeinflussen, oder Parameter, die die Einstellung der Zieltemperatur T2 beeinflussen, durch einen Abgleich dieser Größen mit Referenzwerten berücksichtigt werden. So kann zum Beispiel bei einer indirekten Temperaturmessung über den Innenwiderstand des Sensors 100 eine Alterung des Innenwiderstands der Lambdasonde berücksichtigt werden. Der Abgleich erfolgt bevorzugt in Stationärphasen, zum Beispiel im Leerlauf. Beispiele hierfür sind:
- a) Ermittlung und indirekte Berücksichtigung von Adaptionswerten während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine;
- b) Berücksichtigung von Adaptionswerten, die früher ermittelt und gespeichert wurden.
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Insbesondere können auch Adaptionswerte berücksichtigt werden, die nach Erreichen der Nominaltemperatur T4 in einem früheren Fahrzyklus ermittelt wurden. Darüber hinaus sind Kombinationen dieser beiden Verfahrensmerkmale a) und b) möglich.
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Das vorbeschriebene Verfahren kann beispielsweise als Computerprogramm auf einem Rechengerät, insbesondere dem Steuergerät 170 der Brennkraftmaschine implementiert werden und dort ablaufen. Der Programmcode kann auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein, den das Steuergerät 170 lesen kann. Auf diese Weise ist eine „Nachrüstung” des Verfahrens ohne Weiteres möglich, nachdem das Verfahren keine zusätzliche Hardware, beispielsweise zusätzliche Sonden, Sensoren und dergleichen erfordert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006012476 A1 [0007, 0035]
