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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Diagnostizieren einer Dynamik eines Abgassensors, mittels dem eine Eigenschaft eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors charakterisierbar ist.
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Verfahren zum Diagnostizieren einer Dynamik eines Abgassensors sind bekannt. Bei dem Abgassensor kann es sich beispielsweise um einen Sauerstoffsensor, insbesondere einen Sauerstoffsensor nach dem Nernst-Prinzip handeln. Gesetze für eine sogenannte Ort-Board-Diagnose (Diagnose, die von einem Fahrzeug selbst durchführbar ist) fördern die Überwachung der Funktion von Abgassensoren bezüglich einer Einhaltung von Abgasgrenzwerten als auch bezüglich eines einwandfreien Ablaufs anderer Funktionen. Eine Überwachung eines im Abgassystem angeordneten Katalysators mittels einer stromabwärts angeordneten Sauerstoffsonde kann durch einen dynamisch langsameren Sensor beeinträchtigt sein, wobei ein eigentlich anzeigepflichtiger Katalysator noch gut geprüft würde. Daher wird in einer Gesetzgebung für die On-Board-Diagnose auch eine Überwachung eines dynamischen Verhaltens der Sauerstoffsensoren gefordert. Es ist bekannt, die Dynamik eines Sauerstoffsensors und/oder anderer Abgassensoren in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors im Rahmen einer On-Board-Diagnose zu beurteilen, wobei typischerweise eine Reaktion des entsprechenden Sensors auf deutliche Gemischwechsel gemessen werden kann. Für diese Messungen können sowohl Betriebszustände, wie z. B. Schubphasen, herangezogen werden als auch eine aktive Gemischverstellung vorgenommen werden. Die aktive Diagnose setzt voraus, dass eine ausreichend große Änderung der Gemischzusammensetzung vorhanden ist, um die Reaktion des Sensors zu messen. Dabei kann es jedoch, insbesondere bei einer aktiven λ-Verstellung, zu einer Beeinträchtigung von Emissionen kommen, insbesondere falls ein Sensor geprüft werden soll, der stromabwärts eines letzten Katalysators in einem Abgassystem angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2007 043 728 A1 ist eine Abgassonde und ein Verfahren zu deren Betrieb bekannt. Es wird ein Verfahren zum Betrieb der Abgassonde offenbart, bei welchem eine Mehrzahl von Übertragungsfunktionen zwischen einer Regelgröße und einer Stellgröße der Abgassonde in einem Auswahlspeicher abgelegt werden, eine Auswahlgröße ermittelt wird und daraus eine Übertragungsfunktion aus dem Auswahlspeicher in Abhängigkeit der Auswahlgröße ausgewählt wird. Außerdem wird eine λ-Sonde offenbart, mit einer Nernst-Zelle, welche auf einer ersten Seite mit einem Referenzgasraum und an einer zweiten Seite mit einem Messraum in Kontakt steht und bei welcher mittels eines Pumpstroms ein Gastransport über die Grenze des Messraums hinweg induzierbar ist und der Pumpstrom über einen Pumpstromregler beeinflussbar ist. Der Pumpstromregler weist einen Auswahlspeicher auf, in welchem eine Mehrzahl von Übertragungsfunktionen speicherbar sind und eine Einrichtung zur Bestimmung einer Auswahlgröße vorhanden ist. Es besteht die Möglichkeit, den Pumpstromregler entweder während eines Betriebs der λ-Sonde zu ändern oder nach einem Einbau der λ-Sonde die am besten geeignete Regelcharakteristik für diese Sonde auszuwählen.
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Die
DE 10 2004 025 244 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Bewerten der Elektrodeneigenschaften einer λ-Sonde, bei dem zum Messen deren Innenwiderstandes unter Nutzung von in einem Referenzluftvolumen vorhandenen Sauerstoff die Sondenspannung in einem unbelasteten und in einem mit einem Lastwiderstand belasteten Zustand gemessen wird. Eine zuverlässige Messung der Elektrodengüte bei λ-Sonden mit gepumpter Referenz wird dadurch erreicht, dass bei einer λ-Sonde mit gepumpter Referenz über die Messzeit der Sauerstoffpartialdruck zur Messung der Sondenspannung aufrecht erhalten wird, indem für die Messung das Referenzluftvolumen mit Sauerstoff aufgeladen wird.
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Die
DE 10 2007 035 318 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Breitband-λ-Sonde zur Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Gasgemisch, insbesondere der Konzentration von Gaskomponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, mit zwei zusammen mit einem Festelektrolyten eine Pumpzelle bildenden Elektroden, deren Außenpumpelektrode über eine poröse Schutzschicht dem Abgas ausgesetzt ist und deren Innenpumpelektrode in einem mit dem Gasgemisch über eine Diffusionsbarriere kommunizierenden Mess-Hohlraum angeordnet ist, und mit einer am Festelektrolyten angeordneten, einem Referenzgas ausgesetzten Referenzelektrode, die mit dem Festelektrolyten und einer Nernst-Elektrode eine Konzentrations- oder Nernst-Zelle bildet, wobei ein über die Pumpelektroden führender elektrischer Pumpspannungskreis derart geregelt wird, dass zwischen Referenz und Nernst-Elektrode eine Soll-Nernst-Spannung anliegt. Es sind folgende Schritte vorgesehen: Die Soll-Nernst-Spannung wird auf einen vorgebbaren Wert größer oder kleiner einer einer Luftzahl λ = 1 entsprechenden Referenzspannung, insbesondere größer oder kleiner 450 mV eingestellt, sodann wird die Pumpspannung über eine vorgebbare Zeitspanne verkleinert beziehungsweise vergrößert, so dass Sauerstoff in den Messhohlraum gepumpt beziehungsweise aus diesem herausgepumpt wird. Aus dem zeitlichen Verlauf einer sich nach der Pumpphase einstellenden, die Nernst-Spannung und/oder den Pumpstrom charakterisierenden Größe wird auf dem Anteil schnell abreagierender Gase im Abgas geschlossen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Dynamikdiagnose eines Abgassensors, insbesondere eines Sauerstoffsensors mit gepumpter Referenz, zu ermöglichen.
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Die Aufgabe ist bei einem Verfahren zum Diagnostizieren einer Dynamik eines Abgassensors, mittels dem eine Eigenschaft eines Abgases eines Verbrennungsmotors charakterisierbar ist, wobei der Abgassensor einen Messregelkreis aufweist und mittels eines Stellsignals des Messregelkreises die Eigenschaft des Abgassensors charakterisierbar ist, gelöst. Es sind ein Erzeugen einer Änderung des Stellsignals, ein Ermitteln einer Reaktion eines Messsignals des Messregelkreises auf die Änderung und ein Beurteilen der Dynamik des Abgassensors mittels der Reaktion vorgesehen. Unter einem Messregelkreis kann ein Regelkreis verstanden werden, dessen Stellsignal eine Aussage über eine zu messende Größe ermöglicht, insbesondere sich proportional zu diesem verhält. Im Falle des Abgassensors, der insbesondere als Sauerstoffsensor ausgelegt sein kann, kann es sich um eine Sauerstoffkonzentration in dem Abgasstrom handeln, wobei die Sauerstoffkonzentration, also die eigentliche Messgröße, sich wie eine Störgröße auf den Messregelkreis auswirkt, so dass je nach Vorhandensein der Störgröße eine entsprechende Reaktion des Messregelkreises in Form einer der Störgröße, also der eigentlich zu messenden Größe entgegenwirkendes Stellsignal ausgegeben wird. Bei dem Messregelkreis kann es sich um einen beliebigen Regelkreis, insbesondere einen Proportional-, einen Proportional-/Integral- und/oder einen Proportional-/Integral-/Differenzialregler handeln.
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Vorteilhaft kann in den Messregelkreis eingegriffen werden, so dass dessen Signalkette unterbrochen wird. Dies hat eine eigentlich nicht mit der Regelung verknüpfte Änderung des Stellsignals zur Folge. Vorteilhaft kann auf diese Änderung des Stellsignals, die also unabhängig von der Störgröße, also beispielsweise des Sauerstoffgehaltes des Abgasstroms ist, eine Reaktion des Messsignals des Messregelkreises beobachtet werden. Unter einer Reaktion kann eine beliebige Änderung des Messsignals, verursacht durch die Änderung des Stellsignals, verstanden werden. Es wurde erkannt, dass vorteilhaft die Reaktion des Abgassensors auf die Änderung des Stellsignals eine verlässliche Aussage über eine noch vorhandene beziehungsweise gegebene Dynamik des Abgassensors ermöglicht. Bei dem Abgassensor kann es sich beispielsweise um einen Sensor handeln, der zur Bestimmung einer Luftzahl, des sogenannten λ-Wertes, einsetzbar ist.
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Bei dem Abgassensor kann es sich daher um eine sogenannte Breitband-λ-Sonde handeln. Diese bestehen im Wesentlichen aus einer Kombination von einer herkömmlichen, als galvanische Zelle wirkende Kombinationssonde, auch bekannt als Nernst-Sonde, sowie aus einer Grenzstrom- oder Pumpzelle. An der Pumpzelle, die von gleicher Art ist wie eine an sich bekannte Konzentrationszelle, wird lediglich von außen eine Spannung angelegt. Ist die Spannung groß genug, stellt sich ein Grenzstrom ein, der proportional der Sauerstoffkonzentration auf der Kathodenseite der Sonde ist. Mit dem Strom werden – polarisationsabhängig – Sauerstoffatome transportiert. Eine Elektronenregelschaltung bewirkt, dass der Konzentrationssonde von der Pumpzelle über einen sehr engen Diffusionsspalt immer genau so viel Sauerstoff aus dem Abgas zugeführt wird, dass an ihr der Zustand λ = 1 herrscht. Bei Luftüberschuss im Abgas im sogenannten Magerbetrieb wird demgemäß Sauerstoff abgepumpt, wohingegen bei geringerem Restsauerstoffgehalt des Abgases oder bei eintransportiertem Fettgas im sogenannten fetten Bereich, durch Umkehrung der Pumpspannung mittels des Messregelkreises Sauerstoff zugeführt wird. Der jeweilige Pumpstrom, der proportional zum Sauerstoff- oder Fettgasgehalt im Abgas ist, bildet das Ausgangssignal beziehungsweise das Stellsignal des Messregelkreises. Die Messung der Konzentration erfolgt anhand der Bestimmung der Nernst-Spannung zwischen der als Nernst-Elektrode wirkenden Elektrode und der als Referenzelektrode wirkenden Elektrode.
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Bei einer Ausführungsform des Verfahrens sind ein Ermitteln des Messsignals des Messregelkreises als Nernst-Spannung einer Referenz-Nernst-Zelle des Abgassensors und/oder ein Einstellen des Stellsignals mittels eines Reglers des Messregelkreises als eine Pumpspannung einer Pumpzelle des Abgassensors vorgesehen. Vorteilhaft kann die Pumpspannung als Ausgangsgröße zum Beurteilen der Sauerstoffkonzentration verwendet werden, die als Störgröße auf den Messregelkreis wirkt.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein Erzeugen der Änderung des Stellsignals mittels Abschalten der Pumpspannung und/oder mittels Umpolen der Pumpspannung und/oder Erzeugen der Änderung des Stellsignals für eine erste Zeitspanne, insbesondere zwischen 0,1 ms und 100 ms, insbesondere zwischen 1 ms und 20 ms, vorgesehen. Vorteilhaft kann die Signalkette des Messregelkreises durch einfaches Abschalten der Pumpspannung unterbrochen werden. Ferner ist es möglich, durch einfaches Umpolen der Pumpspannung die Änderungen hervorzurufen. Vorteilhaft kann die Änderung nur während der ersten Zeitspanne erfolgen, um eine eigentlich notwendige Regelung beziehungsweise eine Verwendung des Stellsignals für weitere übergeordnete Regelkreise, beispielsweise für eine λ-Regelung, wiederverwenden zu können. Vorteilhaft kann die erste Zeitspanne so gewählt sein, dass diese an eine Zeitkonstante des Abgassensors angepasst ist, so dass während dieser Zeitspanne die Reaktion und damit die Dynamik des Abgassensors vorteilhaft beurteilbar ist, ohne jedoch eine zu lange Zeitdauer den Messregelkreis außer Funktion zu setzen.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind ein Ermitteln eines Signalanstiegs des Messsignals und/oder ein Ermitteln einer Fläche unter dem Messsignal während einer zweiten Zeitspanne und/oder ein Ermitteln eines maximalen Gradienten des Messsignals während einer dritten Zeitspanne zum Beurteilen der Dynamik des Abgassensors mittels der Reaktion vorgesehen. Vorteilhaft geben ein Signalanstieg, die Fläche und/oder der maximale Gradient eine besonders gute Möglichkeit zum Beurteilen der Dynamik des Abgassensors.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel sind ein Zurücknehmen der Änderung des Stellsignals und/oder ein Ermitteln einer weiteren Reaktion des Messsignals des Messregelkreises auf die Zurücknahme der Änderung und/oder ein Beurteilen der Dynamik des Abgassensors in umgekehrter Richtung mittels der weiteren Reaktion vorgesehen. Vorteilhaft stellt sich bei einer Zurücknahme der Änderung eine genau entgegengesetzt verlaufende Reaktion des Messsignals des Messregelkreises ein, wobei vorteilhaft auch diese Richtung zum Beurteilen des Abgassensors verwendbar ist.
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Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind ein Erzeugen der Änderung des Stellsignals, wenn eine fette Zusammensetzung des Abgases vorliegt und/oder ein Beurteilen der Dynamik des Abgassensors von fett zu mager für die Änderung und von mager nach fett für die Zurücknahme der Änderung vorgesehen. Vorteilhaft kann das dynamische Verhalten des Abgassensors von fett zu mager und von mager zu fett beurteilt werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens sind ein Unterdrücken einer Verwendung des Stellsignals zum Charakterisieren der Eigenschaft des Abgassensors während einer vierten Zeitspanne und/oder während des Beurteilens der Dynamik des Abgassensors vorgesehen. Vorteilhaft kann verhindert werden, dass das Stellsignal von übergeordneten Regelungen und/oder Steuerungen verwendet wird, während dieses durch die Änderung verfälscht beziehungsweise nicht aussagekräftig ist.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einer Abgasreinigungsvorrichtung gelöst, mittels der ein Abgasstrang eines Verbrennungsmotors reinigbar ist, wobei die Abgasreinigungsvorrichtung zumindest einen Abgassensor und eine Steuervorrichtung aufweist, wobei die Steuervorrichtung zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens eingerichtet, ausgelegt und/oder konstruiert ist. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile.
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Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Abgasreinigungsvorrichtung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezug auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht eines Messregelkreises mit einem Abgassensor;
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2 eine schematische Schnittansicht eines weiteren Abgassensors, der in zwei Betriebszuständen betrieben wird.
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1 zeigt einen Abgassensor 1 mit einem Messregelkreis 3. Der Messregelkreis regelt eine Referenzzelle 5 als Regelstrecke. Die Referenzzelle 5 enthält ein Messgas, das mit einem Festkörperelektrolyten 7 des Abgassensors 1 in Berührung steht. Bei dem Festkörperelektrolyt 7 kann es sich beispielsweise um eine yttriumoxid-stabilisierte Circonoxid-Keramik handeln. Ferner ist dem Festkörperelektrolyt 7 eine Referenzgaszelle 9 zugeordnet, die ein Referenzgas, beispielsweise Luft mit 21% Sauerstoffgehalt, aufweist. Ferner weist der Abgassensor 1 eine Heizung 11 zum Erwärmen des Festkörperelektrolyts 7 auf. Mittels der Heizung 11 kann der Abgassensor 1 auf eine Betriebstemperatur gebracht werden. Der Referenzgaszelle 9 ist eine Referenzelektrode 13 zugeordnet. Der Referenzzelle 5 ist eine erste Referenzelektrode 15 zugeordnet. Zwischen der Referenzelektrode 13 und der ersten Referenzelektrode 15 bildet sich aufgrund eines Sauerstoffgefälles zwischen dem Referenzgas und dem Messgas eine erste Spannung 17, auch bezeichnet als Nernst-Spannung, die ein Messsignal 19 des Messregelkreises 3 darstellt. Das Messsignal 19, also die erste Spannung 17 wird mit einem Sollwert 21 verrechnet, insbesondere von diesem abgezogen, und als Reglereingangssignal 23 einem Regler 25 des Messregelkreises 3 zugeführt. Der Regler 25 berechnet daraus ein Stellsignal 27.
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Der Referenzzelle 5 ist eine zweite Referenzelektrode 29 zugeordnet. Mit der zweiten Referenzelektrode 29 zusammenwirkend weist der Abgassensor 1 eine Abgaselektrode 31 auf. Die zweite Referenzelektrode 29 und die Abgaselektrode 31 bilden eine Pumpzelle 33, mittels der Sauerstoff zwischen einem Abgasstrom 35 und dem Messgas der Referenzzelle 5 hin und her transportiert werden kann. Ferner kann über einen Diffusionskanal 37 ebenfalls entsprechend einem Diffusionsgefälle Sauerstoff zwischen dem Abgasstrom 35 und dem Messgas der Referenzzelle 5 ausgetauscht werden. Der Messregelkreis 3 ist so ausgelegt, dass trotz des durch den Diffusionskanal 37 strömenden Sauerstoffstroms eine konstante Sauerstoffkonzentration in der Referenzzelle 5 gegeben ist, beispielsweise eine Sauerstoffkonzentration, die einem λ = 1 des Abgasstroms 35 entspricht. Dazu kann der Sollwert 21 beispielsweise auf 450 mV eingestellt werden. Um mittels der Pumpzelle 33 beziehungsweise mittels der zweiten Referenzelektrode 29 und der Abgaselektrode 31 einen entsprechenden Sauerstoffstrom einzustellen, kann zwischen der zweiten Referenzelektrode 29 und der Abgaselektrode 31 ein Pumpstrom 39 als Stellsignal 27 des Messregelkreises 3 eingestellt werden. Vorteilhaft ist der Pumpstrom 39 ein Maß für den Sauerstoffgehalt, insbesondere proportional dazu, des Abgasstroms 35 und liefert damit eine charakteristische Größe 41 des Abgasstroms 35.
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2 zeigt zwei Darstellungen eines weiteren Abgassensors 1. Vereinfachend ist der Messregelkreis 3 nicht dargestellt. Eine elektrische Beschaltung des Abgassensors 1 erfolgt über eine erste Spannung UP beziehungsweise eine Pumpspannung, eine zweite Spannung UG sowie eine dritte Spannung UN beziehungsweise die Nernst-Spannung. In einer oberen Darstellung ist beispielhaft ein Betriebszustand des Abgassensors 1 dargestellt, bei dem ein Messen eines λ-Wertes des Abgasstroms 35 erfolgt. Mittels Pfeilen 43 sind Sauerstoffströme der Referenzzelle 5 sowie der Pumpzelle 33 dargestellt. Bei dem in 2 oben dargestellten Beispiel handelt es sich um eine Messung eines λ-Wertes zwischen 0,65 und ∞. Mittels eines weiteren Pfeils 45 ist ein Potenzialverlauf der Spannungen UP, UG und UN angedeutet.
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In einem zweiten Betriebszustand, der einer Dynamikdiagnose entspricht, der in 2 unten dargestellt ist, ist der weitere Pfeil 45 als Doppelpfeil ausgebildet, was andeutet, dass zum Ermitteln der Dynamik des Abgassensors 1 die Spannungen umgeschaltet werden können.
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Wie in 1 zu erkennen ist, kann dies mittels einer Änderung des Stellsignals 27, beispielsweise mittels eines Abschaltens des Stellsignals 27, eines Umpolens des Stellsignals 27 und/oder einer beliebigen Änderung erfolgen. Vorteilhaft kann dadurch eine Sauerstoffkonzentration in der Referenzzelle 5 verändert werden, was wiederum in einer Änderung der ersten Spannung 17 beziehungsweise des Messsignals 19 resultiert. Vorteilhaft kann diese Änderung beobachtet werden, beispielsweise über einen gewissen Zeitraum eine Fläche darunter analysiert werden, eine maximale Flankensteilheit und/oder eine Anstiegsdauer ermittelt werden, was als Maß für eine Dynamik des Abgassensors 1 hergenommen werden kann.
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Vorteilhaft kann anstatt einer Änderung einer Gemischzusammensetzung des Abgasstroms 35 durch Ab- und/oder Umschalten des Reglers 25 beziehungsweise dessen Stellsignals 27, was beispielsweise in einem steuerintegrierten Schaltkreis des Reglers 25 beziehungsweise eines Motorsteuergerätes eines den Abgasstrom 35 produzierenden Verbrennungsmotors geschehen kann, der Sauerstoffgehalt in der Referenzzelle 5 geändert werden.
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Durch den deutlich veränderten, insbesondere deutlich reduzierten Sauerstoffgehalt in der Referenzzelle 5 des Abgassensors 1 ändert sich vorteilhaft die erste Spannung 17, also das Messsignal 19. Diese Änderung des Messsignals 19 kann vorteilhaft mit bekannten Verfahren zur Messung des Ansprechverhaltens, insbesondere eines Signalanstiegs, oder einer Ansprechverzögerung, insbesondere einer Bewertung einer Fläche unter dem Sondensignal innerhalb eines vorgebbaren Zeitintervalls, insbesondere einer Bewertung eines maximalen Gradienten, bewertet werden.
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Der Abgassensor 1 zeigt bei einer Reduzierung des Messsignals 19 ein mageres Gemisch an. Daher kann vorteilhaft vorgesehen werden, dass vor dem Ab- beziehungsweise Umschalten des Pumpstroms 39 gewährleistet ist, dass ein leicht fettes Gemisch des Abgasstroms 35 vorliegt und der Abgassensor 1 ein entsprechendes Signal ausgibt. Hier kann dann die Reaktion des Abgassensors 1 in Richtung von fett nach mager gemessen werden.
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Vorteilhaft ist es für diese Art der Dynamikdiagnose, dass der Pumpstrom 39 umgeschaltet werden kann und aktiv Sauerstoff aus der Referenzzelle 5 herausgepumpt werden kann, damit sich eine möglichst schnelle Signaländerung des Messsignals 19 ergibt und damit schnelle Abgassensoren 1 eindeutiger von langsameren Abgassensoren 1 unterschieden werden können.
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Für die Umschaltung des Referenzpumpstroms beziehungsweise des Pumpstroms 39 kann vorteilhaft eine entsprechende Beschaltung vorgesehen sein, idealerweise integriert in einem integrierten Schaltkreis des Abgassensors 1, insbesondere des Reglers 25 des Abgassensors 1.
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Während der Umkehr und/oder Abschaltung des Pumpstroms 39 kann das Messsignal 19 nicht für andere Funktionen in einer Motorsteuerung des Verbrennungsmotors verwendet werden. Vorteilhaft kann deshalb die Diagnosephase möglichst kurz gehalten werden und das Messsignal 19 während dieser Zeitspanne für weitere Funktionen so lange als nicht verwendbar deklariert werden.
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Nach einer erfolgten Messung beziehungsweise Bewertung der Dynamik beziehungsweise Sensordynamik des Abgassensors 1 kann der Pumpstrom 39 wieder eingeschaltet werden, damit der Abgassensor 1 einerseits schnell wieder voll funktionsfähig ist und uneingeschränkt für alle anderen Funktionen der Motorsteuerung zur Verfügung steht und andererseits, da sich zwangsläufig ein Einschwingvorgang einstellt, hierbei auch gleich eine Dynamik für eine zweite Signalflanke von mager nach fett gemessen werden kann.
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Besondere Vorteile dieser Art der Dynamikmessung ergeben sich für einen Abgassensor 1, der stromabwärts eines nicht näher dargestellten Katalysators angeordnet ist, weil hier nicht eine bewusst herbeigeführte Gemischänderung durch das vorgeschaltete Abgassystem bis zu einem Einbauort des Abgassensors 1 gelangen muss, um eine Signaländerung zu bewirken. Einher geht ferner der Vorteil, dass bei der Dynamikmessung durch die Pumpstromumkehr beziehungsweise die Umkehr des Pumpstroms 39 nicht eine reale Abgaszusammensetzung des Abgasstroms 35 hinter dem Katalysator geändert werden muss und so vorteilhaft keine unnötigen Abgasemissionen entstehen.
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Der in den 1 und 2 dargestellte Abgassensor ist schematisch vereinfacht dargestellt, wobei als für das dargestellte Verfahren wichtige Komponenten, der Diffusionskanal 37, die Pumpzelle 33 sowie die Referenzzelle 5, hauptsächlich dargestellt sind.
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Das in der Referenzzelle 5, die eine sogenannte Nernst-Zelle darstellt, befindliche Messgas wird neben einer Beeinflussung mittels des Abgasstroms 35 durch den Diffusionskanal 37 auch durch den Pumpstrom 39 beeinflusst. Der Pumpstrom 39 wird durch einen äußeren Regler, den Regler 25 so eingestellt, dass der Sauerstoffstrom durch den elektrischen Strom beziehungsweise den Pumpstrom 39 der Pumpzelle 33 den Sauerstoffstrom durch den Diffusionskanal 37 genau ausgleicht, so dass das Gemisch bei λ = 1 bleibt. Der Pumpstrom 39 pumpt bei einem fetten Gemisch Sauerstoffionen in das Messgas der Referenzzelle 5 hinein und bei einem mageren Gemisch hinaus. Über das Vorzeichen und die Größe dieses Pumpstroms 39 kann das Abgas-λ des Abgasstroms 35 bestimmt werden. Die Regelung des Pumpstroms 39 erfolgt durch einen eigenen Steuerchip in einem nicht näher dargestellten Motorsteuergerät, in das insbesondere der Regler 25 implementiert sein kann. Das dargestellte Prinzip zur Beurteilung eines Dynamik eines Abgassensors 1 kann auch für NOx-Sonden angewendet werden, beispielsweise bei NOx-Sonden, die in Kraftfahrzeugen mit einem NOx-Speicher-katalysator verbaut sind. Diese NOx-Sonden können von Aufbau und Funktionsweise dem in den 1 und 2 dargestellten Abgassensor 1 gleichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgassensor
- 3
- Messregelkreis
- 5
- Referenzzelle
- 7
- Festkörperelektrolyt
- 9
- Referenzgaszelle
- 11
- Heizung
- 13
- Referenzelektrode
- 15
- erste Referenzelektrode
- 17
- erste Spannung
- 19
- Messsignal
- 21
- Sollwert
- 23
- Reglereingangssignal
- 25
- Regler
- 27
- Stellsignal
- 29
- zweite Referenzelektrode
- 31
- Abgaselektrode
- 33
- Pumpzelle
- 35
- Abgasstrom
- 37
- Diffusionskanal
- 39
- Pumpstrom
- 41
- charakteristische Größe
- 43
- Pfeil
- 45
- Pfeil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007043728 A1 [0003]
- DE 102004025244 A1 [0004]
- DE 102007035318 A1 [0005]
