DE102010003198A1 - Method for monitoring exhaust gas sensor in exhaust duct of internal combustion engine, particularly for monitoring resistive or capacitive particle sensor, involves determining modeled temperature of exhaust gas sensor - Google Patents

Method for monitoring exhaust gas sensor in exhaust duct of internal combustion engine, particularly for monitoring resistive or capacitive particle sensor, involves determining modeled temperature of exhaust gas sensor Download PDF

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Abstract

The method involves determining the modeled temperature of the exhaust gas sensor by a computer program or by a characteristic diagram. The temperature measured with an integrated temperature sensor is compared with the modeled temperature. A defective integrated temperature sensor or a faulty mounted exhaust gas sensor or unsealed places in the exhaust duct are closed when the measured temperature deviates from the modeled temperature beyond a predetermined tolerance range (16). An independent claim is also included for a device for monitoring an exhaust gas sensor in an exhaust duct of an internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Abgassensors in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgassensor mit einem Sensorelement zumindest einen Bestandteil des Abgases und mit einem integrierten Temperaturfühler eine gemessene Temperatur des Abgassensors bestimmt.The invention relates to a method for monitoring an exhaust gas sensor in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas sensor with a sensor element determines at least one component of the exhaust gas and with an integrated temperature sensor a measured temperature of the exhaust gas sensor.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung eines Abgassensors in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgassensor ein Sensorelement zur Bestimmung von zumindest einem Bestandteil des Abgases und einen integrierten Temperaturfühler zur Bestimmung einer gemessenen Temperatur des Abgassensors aufweist, mit einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine und zur Auswertung des Abgassensors, wobei der Steuereinheit weitere Signale von zumindest einem in dem Abgaskanal vorgesehenen Temperatursensor zugeführt sind.The invention further relates to a device for monitoring an exhaust gas sensor in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas sensor has a sensor element for determining at least one component of the exhaust gas and an integrated temperature sensor for determining a measured temperature of the exhaust gas sensor, with a control unit assigned to the internal combustion engine for control the internal combustion engine and the evaluation of the exhaust gas sensor, wherein the control unit further signals from at least one provided in the exhaust duct temperature sensor are supplied.

Gesetzliche Vorschriften schreiben heute beim Betrieb von Brennkraftmaschinen die Einhaltung strenger Emissionsgrenzwerte für die entstehenden Abgase vor. Neben in dem Abgasstrang vorgesehenen Katalysatoren und Filtern werden daher eine Vielzahl von Sensoren, beispielsweise in Form von Abgassensoren zur Bestimmung von Bestandteilen des Abgases oder in Form von Temperatursensoren zur Messung der Abgastemperatur, in dem Abgaskanal angeordnet. Die Sensoren dienen der Steuerung der Brennkraftmaschine und der Überwachung der Funktion des Abgas-Nachbehandlungssystems im Rahmen einer On-Board-Diagnose (OBD).Statutory regulations prescribe the observance of strict emission limit values for the resulting exhaust gases when operating internal combustion engines today. In addition to provided in the exhaust system catalysts and filters therefore a plurality of sensors, for example in the form of exhaust gas sensors for determining components of the exhaust gas or in the form of temperature sensors for measuring the exhaust gas temperature, are arranged in the exhaust passage. The sensors are used to control the internal combustion engine and monitor the function of the exhaust aftertreatment system as part of an on-board diagnostic (OBD).

Abgassensoren weisen neben dem eigentlichen Sensorelement zur Bestimmung von Abgasbestandteilen meist weitere Komponenten, beispielsweise in Form eines Heizers oder eines integrierten Temperaturfühlers, auf. Dabei kann der Heizer dafür vorgesehen sein, schnell die notwendige Betriebstemperatur des Sensorelements zu erreichen oder im Rahmen eines Regenerationsvorgangs das Sensorelement durch einen thermischen Prozess zu regenerieren. Der integrierte Temperaturfühler ermöglicht dabei die Überwachung der Temperatur des Sensorelements.In addition to the actual sensor element for determining exhaust gas constituents, exhaust gas sensors usually have further components, for example in the form of a heater or an integrated temperature sensor. In this case, the heater can be provided to quickly reach the required operating temperature of the sensor element or to regenerate the sensor element by a thermal process as part of a regeneration process. The integrated temperature sensor makes it possible to monitor the temperature of the sensor element.

Für die Überwachung des Partikelausstoßes einer Brennkraftmaschine vor und/oder nach einem in dem Abgaskanal angeordneten Partikelfilter sind beispielsweise Partikelsensoren bekannt. Die Partikelsensoren ermöglichen die Überwachung der Funktion des Partikelfilters und bestimmen den Zeitpunkt einer notwendigen Regeneration des Partikelfilters. Bei Rußpartikelfiltern geschieht die Regeneration durch eine Erhöhung der Abgastemperatur auf typischerweise 550°C bis 650°C. Dies kann durch Maßnahmen in der Gemischaufbereitung des Motors oder durch nachmotorische Maßnahmen erfolgen. Es wird dabei eine exotherme Reaktion angestoßen, die einen Abbrand der Rußpartikel bewirkt und innerhalb einiger Minuten (z. B. 20 Minuten) den Partikelfilter regeneriert. Zur Überwachung der Regeneration werden im Abgasstrang Temperatursensoren eingesetzt, die durch Überwachung der vor oder nach dem Filter auftretenden Temperaturen Rückschlüsse auf den Regenerationszustand zulassen und den Partikelfilter vor Beschädigung durch hohe Abgastemperaturen schützen.Particle sensors are known, for example, for monitoring the particle output of an internal combustion engine before and / or after a particle filter arranged in the exhaust gas channel. The particle sensors allow the monitoring of the function of the particulate filter and determine the time of a necessary regeneration of the particulate filter. In soot particle filters, regeneration occurs by increasing the exhaust gas temperature to typically 550 ° C to 650 ° C. This can be done by measures in the mixture preparation of the engine or by post-engine measures. In this case, an exothermic reaction is initiated which causes the soot particles to burn off and regenerates the particle filter within a few minutes (for example 20 minutes). To monitor the regeneration temperature sensors are used in the exhaust system, which allow conclusions about the regeneration state by monitoring the temperatures occurring before or after the filter and protect the particulate filter from damage caused by high exhaust gas temperatures.

Entsprechende Partikelsensoren sind beispielsweise in der DE10149333A1 und der WO2003006976 A2 beschrieben. Es handelt sich dabei um resistive Partikelsensoren, die eine Änderung der elektrischen Eigenschaften einer interdigitalen Elektrodenstruktur aufgrund von Partikelanlagerungen auswerten. Es können zwei oder mehrere Elektroden vorgesehen sein, die kammartig ineinander greifen. Die Elektroden sind zumindest teilweise von einer Fanghülse überdeckt. Durch eine steigende Anzahl von an dem Partikelsensor anlagernden Partikeln werden die Elektroden überbrückt, was sich in einem mit steigender Partikelanlagerung abnehmendem elektrischen Widerstand, einer abnehmenden Impedanz oder in einer Veränderung einer mit dem Widerstand beziehungsweise der Impedanz zusammen hängenden Kenngröße wie einer Spannung und/oder einem Strom auswirkt. Zur Auswertung wird im Allgemeinen ein Schwellwert, beispielhaft eines Messstroms zwischen den Elektroden, festgelegt und die Zeit bis zur Erreichung des Schwellwertes als Maß für die angelagerte Partikelmenge verwendet. Alternativ kann auch eine Signal-Änderungsgeschwindigkeit während der Partikelanlagerung ausgewertet werden. Ist der Partikelsensor voll beladen, werden die angelagerten Partikel in einer Regenerationsphase mit Hilfe eines in dem Partikelsensor integrierten Heizelements verbrannt. Zur Regelung der Regeneration wird die Temperatur des Partikelsensors mittels eines integrierten Temperaturfühlers, beispielhaft eines aufgedruckten metallischen Mäanders, bestimmt.Corresponding particle sensors are for example in the DE10149333A1 and the WO2003006976 A2 described. These are resistive particle sensors that evaluate a change in the electrical properties of an interdigital electrode structure due to particle accumulation. There may be provided two or more electrodes which mesh with each other like a comb. The electrodes are at least partially covered by a catching sleeve. By an increasing number of particles attaching to the particle sensor, the electrodes are bridged, resulting in a decreasing with increasing particle deposition electrical resistance, a decreasing impedance or in a change associated with the resistance or the impedance characteristic such as a voltage and / or Electricity affects. For evaluation, a threshold value, for example a measuring current between the electrodes, is generally determined and the time until the threshold value is reached is used as a measure of the accumulated particle quantity. Alternatively, a signal change rate during the particle accumulation can be evaluated. If the particle sensor is fully loaded, the deposited particles are burned in a regeneration phase with the aid of a heating element integrated in the particle sensor. To regulate the regeneration, the temperature of the particle sensor is determined by means of an integrated temperature sensor, for example a printed metallic meander.

Für die Überwachung der Funktion und der Regeneration des Partikelfilters sind somit ein Partikelsensor mit integriertem Temperaturfühler und zumindest ein weiterer Temperatursensor in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine vorgesehen.For monitoring the function and the regeneration of the particulate filter, a particle sensor with integrated temperature sensor and at least one further temperature sensor are thus provided in the exhaust passage of the internal combustion engine.

Im Rahmen einer On-Board-Diagnose ist neben der Überwachung der Funktion von Katalysatoren und Filtern auch die Überwachung von in dem Abgaskanal angeordneten Sensoren vorzusehen.As part of an on-board diagnosis, in addition to monitoring the function of catalysts and filters, it is also necessary to provide monitoring of sensors arranged in the exhaust gas duct.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine kostengünstige Überwachung der Funktion von Abgassensoren, welche einen integrierten Temperaturfühler aufweisen, ermöglicht. It is an object of the invention to provide a method and a device which enables a cost-effective monitoring of the function of exhaust gas sensors, which have an integrated temperature sensor.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass über ein Rechenprogramm oder über zumindest ein Kennfeld eine modellierte Temperatur des Abgassensors bestimmt wird, dass die mit dem integrierten Temperaturfühler gemessene Temperatur mit der modellierten Temperatur verglichen wird und dass bei einer Abweichung der gemessenen Temperatur von der modellierten Temperatur über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus auf einen defekten integrierten Temperaturfühler oder auf einen fehlerhaft montierten Abgassensor oder auf undichte Stellen in dem Abgaskanal geschlossen wird. Die modellierte Temperatur des Abgassensors wird unabhängig von der gemessenen Temperatur, welche mit dem integrierten Temperaturfühler des Abgassensors bestimmt wird, ermittelt. Ist die gemessene Temperatur, beispielsweise durch einen defekten Temperaturmäander des integrierten Temperaturfühlers, fehlerhaft, so führt dies zu einer entsprechen großen Differenz zwischen der gemessenen und der modellierten Temperatur des Abgassensors, woraus auf einen defekten integrierten Temperaturfühler geschlossen werden kann.The object of the invention relating to the method is achieved by determining a modeled temperature of the exhaust gas sensor via a computer program or via at least one characteristic map, comparing the temperature measured with the integrated temperature sensor with the modeled temperature, and that with a deviation of the measured temperature is closed by the modeled temperature beyond a predetermined tolerance range on a defective integrated temperature sensor or on a faulty mounted exhaust gas sensor or leaks in the exhaust passage. The modeled temperature of the exhaust gas sensor is determined independently of the measured temperature, which is determined by the integrated temperature sensor of the exhaust gas sensor. If the measured temperature, for example by a defective temperature meander of the integrated temperature sensor, faulty, this leads to a correspondingly large difference between the measured and the modeled temperature of the exhaust gas sensor, from which it can be concluded that a defective integrated temperature sensor.

Ist der Abgassensor fehlerhaft montierter oder nicht eingebaut, so entspricht die Montageposition des Abgassensors nicht der vorgesehenen Position, für welche die Berechnung der modellierten Temperatur ausgelegt ist. Auch dies führt zu einer von der modellierten Temperatur abweichenden gemessenen Temperatur.If the exhaust gas sensor is incorrectly mounted or not installed, the mounting position of the exhaust gas sensor does not correspond to the intended position for which the calculation of the modeled temperature is designed. This also leads to a temperature which deviates from the modeled temperature.

Undichte Stellen in dem Abgaskanal mit einem entsprechenden Gas- und somit Wärmeaustausch sind nicht bei der Modellierung der Temperatur berücksichtigt und führen somit ebenfalls zu einer auswertbaren Abweichung der gemessenen Temperatur von der modellierten Temperatur.Leakages in the exhaust duct with a corresponding gas and thus heat exchange are not taken into account in the modeling of the temperature and thus also lead to an evaluable deviation of the measured temperature from the modeled temperature.

Da sowohl die gemessene Temperatur wie die modellierte Temperatur nur mit nicht zu vermeidenden Toleranzen der tatsächlichen Temperatur des Abgassensors entsprechen, erfolgt der Vergleich der gemessenen und der modellierten Temperatur im Rahmen eines vorgegebenen Toleranzbereichs. Stimmen gemessene und modellierte Temperatur im Rahmen des Toleranzbereichs überein, wird von einer korrekten Temperaturmessung des integrierten Temperaturfühlers, von einer korrekten Montage des Abgassensors sowie von einem intakten Abgaskanal ausgegangen.Since both the measured temperature and the modeled temperature correspond to the actual temperature of the exhaust gas sensor only with unavoidable tolerances, the comparison of the measured and the modeled temperature takes place within the framework of a predetermined tolerance range. If the measured and modeled temperature is within the tolerance range, correct temperature measurement of the integrated temperature sensor, correct mounting of the exhaust gas sensor and an intact exhaust gas duct are assumed.

Vorteilhaft bei dem Verfahren ist, dass es auf bestehende Sensoren zurückgreift und ohne zusätzliche Komponenten durch eine reine Softwareanpassung entsprechend kostengünstig umgesetzt werden kann.An advantage of the method is that it relies on existing sensors and can be implemented according to cost without additional components by a pure software adaptation.

Für die Modellierung der Temperatur des Abgassensors kann zumindest teilweise auf bekannte Modelle zurückgegriffen werden. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die modellierte Temperatur des Abgassensors aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmten Abgastemperatur oder aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmten Rohrwandtemperatur des Abgaskanals oder aus einer für den Bereich des Abgassensors modellierten Abgastemperatur oder aus einer für den Bereich des Abgassensors modellierten Rohrwandtemperatur des Abgaskanals oder aus einer Abgasgeschwindigkeit oder aus einem Abgasmassenstrom jeweils für sich betrachtet oder in Kombination zumindest zweier der Kenngrößen bestimmt wird. Zur Überwachung der Verbrennung sind bei modernen Brennkraftmaschinen heute bereits Temperaturfühler in dem Abgaskanal vorgesehen, welche für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden können. Dabei sind solche Temperaturfühler, welche in Abgasrichtung vor dem Abgassensor angeordnet sind, für die Modellierung der Temperatur des Abgassensors vorteilhaft. Auch Sensoren zur direkten Bestimmung der Abgasgeschwindigkeit und des Abgasmassenstroms sowie Verfahren zur Berechnung der Abgasgeschwindigkeit und des Abgasmassenstroms aus den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine sind bekannt und können für die Durchführung des Verfahrens verwendet werden. Die Temperatur des Abgassensors hängt unmittelbar mit der Abgastemperatur und der Rohrwandtemperatur des Abgaskanals an dem Einbauort des Abgassensors zusammen. Sind direkt an dem Einbauort des Abgassensors keine Temperaturfühler vorgesehen, können die Abgastemperatur und die Rohrwandtemperatur am Einbauort des Abgassensors nach bekannten Verfahren, beispielsweise aus einer gemessenen Abgastemperatur vor dem Einbauort, modelliert werden. Aus den so erhaltenen, modellierten Abgas- und Rohrwandtemperaturen kann die modellierte Temperatur des Abgassensors bestimmt werden.For the modeling of the temperature of the exhaust gas sensor can be used at least partially known models. It may be provided that the modeled temperature of the exhaust gas sensor from one of a temperature sensor arranged in the exhaust gas temperature exhaust gas or from a particular arranged in the exhaust duct temperature sensor pipe wall temperature of the exhaust duct or from a modeled for the area of the exhaust gas exhaust gas temperature or from a For the region of the exhaust gas sensor modeled pipe wall temperature of the exhaust passage or from an exhaust gas velocity or from an exhaust gas mass flow considered individually or in combination at least two of the parameters is determined. To monitor the combustion temperature sensors are already provided in the exhaust duct in modern internal combustion engines today, which can be used for the inventive method. In this case, such temperature sensors, which are arranged in the exhaust gas upstream of the exhaust gas sensor, for the modeling of the temperature of the exhaust gas sensor advantageous. Also, sensors for directly determining the exhaust gas velocity and the exhaust gas mass flow and methods for calculating the exhaust gas velocity and the exhaust gas mass flow from the operating parameters of the internal combustion engine are known and can be used for carrying out the method. The temperature of the exhaust gas sensor is directly related to the exhaust gas temperature and the pipe wall temperature of the exhaust passage at the installation location of the exhaust gas sensor. If no temperature sensors are provided directly at the installation location of the exhaust gas sensor, the exhaust gas temperature and the pipe wall temperature at the installation location of the exhaust gas sensor can be modeled by known methods, for example from a measured exhaust gas temperature upstream of the installation location. From the modeled exhaust gas and tube wall temperatures thus obtained, the modeled temperature of the exhaust gas sensor can be determined.

Die Genauigkeit, mit der die Temperatur des Abgassensors modelliert werden kann, hängt von den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ab. Günstig sind hier Zustände, bei denen eine zumindest näherungsweise Einstellung eines Gleichgewichts beziehungsweise eines stationären Zustands erreicht wurde. Daher kann es vorgesehen sein, dass ein Vergleich der modellierten Temperatur mit der gemessenen Temperatur während eines in vorgegebenen Grenzen stationären Betriebszustandes der Brennkraftmaschine erfolgt.The accuracy with which the temperature of the exhaust gas sensor can be modeled depends on the operating parameters of the internal combustion engine. Convenient here are states in which an at least approximately setting of an equilibrium or a steady state has been achieved. It can therefore be provided that a comparison of the modeled temperature with the measured temperature takes place during an operating state of the internal combustion engine which is stationary within predetermined limits.

Modellierte und gemessene Temperatur werden nur innerhalb gewisser Toleranzen übereinstimmen. Wie groß der Toleranzbereich ist hängt beispielsweise von den aktuellen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine ab. Daher kann es vorgesehen sein, dass der vorgegebene Toleranzbereich durch eine zulässige Obergrenze der modellierten Temperatur, welche aus einem ersten Kennfeld bestimmt wird, und eine zulässige Untergrenze der modellierten Temperatur, welche aus einem zweiten Kennfeld bestimmt wird, begrenzt wird. Der Toleranzbereich kann so an die wechselnden Betriebsbedingungen angepasst werden. Als Eingangsgrößen für die Kennfelder können beispielsweise die von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmte Abgastemperatur oder die aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmte Rohrwandtemperatur des Abgaskanals oder die aus einer für den Bereich des Abgassensors modellierte Abgastemperatur oder die aus einer für den Bereich des Abgassensors modellierte Rohrwandtemperatur des Abgaskanals oder die Abgasgeschwindigkeit oder der Abgasmassenstrom verwendet werden. Modeled and measured temperatures will only agree within certain tolerances. How large the tolerance range depends, for example, on the current operating parameters of the internal combustion engine. Therefore, it may be provided that the predetermined tolerance range is limited by an allowable upper limit of the modeled temperature, which is determined from a first characteristic map, and an allowable lower limit of the modeled temperature, which is determined from a second characteristic field. The tolerance range can thus be adapted to the changing operating conditions. The input variables for the characteristic maps can be, for example, the exhaust gas temperature determined by a temperature sensor arranged in the exhaust gas duct or the exhaust pipe duct wall temperature determined by a temperature sensor arranged in the exhaust gas duct or by the exhaust gas temperature modeled for the area of the exhaust gas sensor or that for the area the exhaust gas sensor modeled pipe wall temperature of the exhaust passage or the exhaust gas velocity or the exhaust gas mass flow can be used.

Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvarianten der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmten Abgastemperatur die Rohrwandtemperatur in dem Bereich des Abgassensors modelliert wird, dass daraus die Rohrwandtemperatur in dem Bereich des Abgassensors nach zumindest einer vorgegebenen Angleichungszeit teq nach Abschalten der Brennkraftmaschine berechnet oder aus einem Kennfeld abgeleitet wird und dass nach der Angleichungszeit teq die modellierte Temperatur des Abgassensors mit der berechneten oder aus einem Kennfeld abgeleiteten Rohrwandtemperatur gleichgesetzt und mit der gemessenen Temperatur des integrierten Temperaturfühlers verglichen wird. Bei abgeschalteter Brennkraftmaschine kühlen sich das Abgasrohr und der Abgassensor ab. Gleichzeitig gleichen sich die Temperaturen des Abgassensors und des Abgasrohrs an. Der Angleichungsvorgang verläuft in der Regel schneller als der Abkühlvorgang, so dass der Abgassensor nach Ablauf einer durch die Angleichungszeit teq vorgegebenen Zeit zumindest annähernd die gleiche Temperatur aufweist wie die Rohrwand und wobei beide Temperaturen über der Umgebungstemperatur liegen. Die für nach der Angleichungszeit teq abgeleitete Rohrwandtemperatur kann jetzt als modellierte Temperatur mit der von dem integrierten Temperaturfühler gemessenen Temperatur verglichen werden. Dieses Vorgehen ermöglicht die Diagnose des integrierten Temperaturfühlers über einen weiten Temperaturbereich. Der Temperaturvergleich kann nach verschiedenen Angleichungszeiten teq und somit für verschiedene Temperaturen erfolgen, was eine Überprüfung der Temperaturkennlinie des integrierten Temperaturfühlers ermöglicht. Da der Vergleich bei Temperaturen erfolgt, die über der Umgebungstemperatur liegen, kann ein nicht eingebauter Abgassensor sicher erkannt werden, da dieser die Umgebungstemperatur annimmt.According to a preferred embodiment of the invention, it can be provided that the pipe wall temperature in the region of the exhaust gas sensor is modeled during the operation of the internal combustion engine from one of a temperature sensor arranged in the exhaust gas temperature sensor, that from the pipe wall temperature in the region of the exhaust gas sensor after at least one predetermined adjustment time t eq calculated after switching off the internal combustion engine or derived from a map and that after the adjustment time t eq equated the modeled temperature of the exhaust gas sensor with the calculated or derived from a map pipe wall temperature and compared with the measured temperature of the integrated temperature sensor. When the internal combustion engine is switched off, the exhaust pipe and the exhaust gas sensor cool down. At the same time, the temperatures of the exhaust gas sensor and the exhaust pipe are equal. The adjustment process is generally faster than the cooling process, so that the exhaust gas sensor at least approximately the same temperature as the tube wall after expiration of a time T eq by the adjustment time and both temperatures are above ambient temperature. The pipe wall temperature derived after the equalization time t eq can now be compared as a modeled temperature with the temperature measured by the integrated temperature sensor. This procedure enables the diagnosis of the integrated temperature sensor over a wide temperature range. The temperature comparison can be carried out after different equalization times t eq and thus for different temperatures, which makes it possible to check the temperature characteristic of the integrated temperature sensor. Since the comparison is made at temperatures above the ambient temperature, a non-built-in exhaust gas sensor can be reliably detected, as this assumes the ambient temperature.

Zur Durchführung der Messung muss die Brennkraftmaschine ausreichend lange ausgeschaltet sein, so dass sich die Temperatur des Abgassensors an die Temperatur der Rohrwand angleichen kann. Dies kann dadurch erfolgen, dass die Bestimmung und der Vergleich der modellierten Temperatur und der gemessenen Temperatur bei einem Neustart der Brennkraftmaschine oder im Nachlauf bei abgeschalteter Brennkraftmaschine oder bei ausreichend langen Auszeiten der Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Betrieb erfolgt. Wichtig ist dabei, dass die mindest notwendige Angleichungszeit teq abgelaufen ist und dass die Temperatur der Rohrwand und des Abgassensors noch über der Umgebungstemperatur liegen.To carry out the measurement, the internal combustion engine has to be switched off for a sufficient time so that the temperature of the exhaust gas sensor can match the temperature of the pipe wall. This can be done by the determination and the comparison of the modeled temperature and the measured temperature in a restart of the internal combustion engine or in the wake when the engine is switched off or with sufficiently long time-outs of the internal combustion engine in the start-stop mode. It is important that the minimum necessary adjustment time t eq has elapsed and that the temperature of the pipe wall and the exhaust gas sensor are still above the ambient temperature.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Steuereinheit einen Programmablauf zur Berechnung oder zumindest ein Kennfeld zur Bestimmung einer modellierten Temperatur des Abgassensors aufweist und dass die Steuereinheit einen weiteren Programmablauf zum Vergleich der modellierten Temperatur mit der gemessenen Temperatur des Abgassensors und zur Diagnose eines defekten integrierten Temperaturfühlers oder eines fehlerhaft montierten Abgassensors oder undichter Stellen im Abgaskanal bei Abweichungen der gemessene Temperatur von der modellierten Temperatur über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus aufweist. Die Diagnose eines defekten integrierten Temperaturfühlers oder eines nicht ordnungsgemäß installierten Abgassensors oder eines undichten Abgaskanals kann so kostengünstig mit vorhandenen Bauteilen umgesetzt werden. Dazu ist lediglich eine Software-Erweiterung in der Steuereinheit notwendig.The device-related object of the invention is achieved in that the control unit has a program sequence for calculating or at least one characteristic map for determining a modeled temperature of the exhaust gas sensor and that the control unit has a further program sequence for comparing the modeled temperature with the measured temperature of the exhaust gas sensor and Diagnosis of a defective integrated temperature sensor or faulty mounted exhaust gas sensor or leaks in the exhaust duct in case of deviations of the measured temperature from the modeled temperature beyond a predetermined tolerance range. The diagnosis of a defective integrated temperature sensor or an improperly installed exhaust gas sensor or a leaky exhaust duct can be implemented so cheaply with existing components. For this purpose, only a software extension in the control unit is necessary.

Das Verfahren und die Vorrichtung lassen sich bevorzugt zur Überwachung eines resistiven oder kapazitiven Partikelsensors verwenden.The method and the device can preferably be used for monitoring a resistive or capacitive particle sensor.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the figure. It shows:

1 ein Ablaufdiagramm zur Überwachung der Funktion eines Abgassensors. 1 a flowchart for monitoring the function of an exhaust gas sensor.

1 zeigt einen Ablauf zur Überwachung der Funktion eines Abgassensors in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine in Form eines Ablaufdiagramms. Der Abgassensor ist dabei als resistiver Partikelsensor mit integriertem Temperaturfühler ausgeführt. Einem Startblock 10 folgt ein erster Funktionsblock 11, in dem eine Abgasgeschwindigkeit w und eine Abgastemperatur TAbg in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine bestimmt werden. In einer ersten Abfrage 12 wird überprüft, ob die Abgasgeschwindigkeit w und die Abgastemperatur TAbg in einem vorgegebenen Toleranzfeld konstant sind. Ist dies nicht der Fall, springt der Ablauf wieder vor den ersten Funktionsblock 11. Sind Abgasgeschwindigkeit w und die Abgastemperatur TAbg ausreichend konstant, wird in einem zweiten Funktionsblock 13 mit dem integrierten Temperaturfühler eine gemessene Temperatur des Abgassensors bestimmt. In einem nachfolgenden dritten Funktionsblock 14 wird aus der Abgasgeschwindigkeit w und der Abgastemperatur TAbg auf Basis eines hinterlegten Kennfeldes eine zulässige Obergrenze für eine modellierte Temperatur bestimmt. In einer nachfolgenden zweiten Abfrage 15 wird überprüft, ob die mit dem integrierten Temperaturfühler des Abgassensors gemessene Temperatur über der in dem dritten Funktionsblock 14 bestimmten Obergrenze für die modellierte Temperatur liegt. Ist dies der Fall, wird in einem ersten Block defekt 16 auf einen defekten integrierten Temperaturfühler, auf einen fehlerhaft montierten Abgassensor oder auf einen undichten Abgaskanal geschlossen. Überschreitet die gemessene Temperatur nicht die bestimmte Obergrenze für die modellierte Temperatur, wird in einem vierten Funktionsblock 17 wiederum aus den Kenngrößen Abgasgeschwindigkeit w und Abgastemperatur TAbg auf Basis eines zweiten hinterlegten Kennfeldes eine zulässige Untergrenze für die modellierte Temperatur bestimmt. In einer dritten Abfrage 18 wird überprüft, ob die mit dem integrierten Temperaturfühler des Abgassensors gemessene Temperatur unterhalb der in dem vierten Funktionsblock 17 bestimmten Untergrenze für die modellierte Temperatur liegt. Ist dies der Fall, wird in einem zweiten Block defekt 19 auf einen defekten integrierten Temperaturfühler, auf einen fehlerhaft montierten Abgassensor oder auf einen undichten Abgaskanal geschlossen. Liegt die gemessene Temperatur über der Untergrenze für die modellierte Temperatur, folgt der Ablauf zu einem Block Sensor in Ordnung 20. Die von dem integrierten Temperaturfühler gemessene Temperatur des Abgassensors entspricht dann innerhalb eines auf Basis der Abgasgeschwindigkeit w und der Abgastemperatur TAbg vorgegebenen Toleranzbereichs einer unabhängig von dem Signal des integrierten Temperaturfühlers modellierten Temperatur des Abgassensors und es kann von einer ordnungsgemäßen Funktion des integrierten Temperaturfühlers, einer korrekten Montage des Abgassensors und einem intakten Abgaskanal ausgegangen werden. 1 shows a procedure for monitoring the function of an exhaust gas sensor in an exhaust passage of an internal combustion engine in the form of a Flowchart. The exhaust gas sensor is designed as a resistive particle sensor with integrated temperature sensor. A starting block 10 follows a first function block 11 in which an exhaust gas velocity w and an exhaust gas temperature T Abg are determined in the exhaust passage of the internal combustion engine. In a first query 12 it is checked whether the exhaust gas velocity w and the exhaust gas temperature T Abg are constant in a predetermined tolerance field. If this is not the case, the sequence jumps again before the first function block 11 , If the exhaust gas velocity w and the exhaust gas temperature T Abg are sufficiently constant, in a second functional block 13 With the integrated temperature sensor, a measured temperature of the exhaust gas sensor is determined. In a subsequent third function block 14 is determined from the exhaust gas velocity w and the exhaust gas temperature T Abg based on a stored map, an allowable upper limit for a modeled temperature. In a subsequent second query 15 it is checked whether the temperature measured with the integrated temperature sensor of the exhaust gas sensor over that in the third function block 14 certain upper limit for the modeled temperature. If this is the case, it will be defective in a first block 16 to a defective integrated temperature sensor, to a faulty mounted exhaust gas sensor or to a leaky exhaust duct closed. If the measured temperature does not exceed the specified upper limit for the modeled temperature, a fourth functional block is used 17 in turn determined from the parameters exhaust gas velocity w and exhaust gas temperature T Abg based on a second stored characteristic field an allowable lower limit for the modeled temperature. In a third query 18 a check is made as to whether the temperature measured with the integrated temperature sensor of the exhaust gas sensor is below that in the fourth functional block 17 certain lower limit for the modeled temperature. If this is the case, it will be defective in a second block 19 to a defective integrated temperature sensor, to a faulty mounted exhaust gas sensor or to a leaky exhaust duct closed. If the measured temperature is above the lower limit for the modeled temperature, the flow to a block sensor follows 20 , The temperature of the exhaust gas sensor measured by the integrated temperature sensor then corresponds within a given on the basis of the exhaust gas velocity w and the exhaust gas temperature T Abg tolerance of a modeled independently of the signal of the integrated temperature sensor temperature of the exhaust gas sensor and it can of a proper function of the integrated temperature sensor, a correct Assembly of the exhaust gas sensor and an intact exhaust duct can be assumed.

Der Ablauf ermöglicht die Überwachung der Funktion von Abgassensoren mit integrierten Temperaturfühlern im Abgaskanal von Brennkraftmaschinen sowie deren korrekte Montage. Weiterhin ermöglicht der Ablauf die Erkennung undichter Stellen in dem Abgaskanal. Dabei werden bei modernen Brennkraftmaschinen ohnehin vorgesehene Temperatursensoren beziehungsweise bekannte Kenngrößen wie die Abgasgeschwindigkeit w und die Abgastemperatur TAbg verwendet. Die Überprüfung in dem ersten Funktionsblock, ob die Abgasgeschwindigkeit w und die Abgastemperatur TAbg ausreichend konstant sind, gewährleistet, dass die durch die Obergrenze und die Untergrenze definierte Toleranz der modellierten Temperatur für eine Überwachung des Abgassensors ausreichend gering ist.The sequence allows the monitoring of the function of exhaust gas sensors with integrated temperature sensors in the exhaust passage of internal combustion engines and their correct installation. Furthermore, the process allows the detection of leaks in the exhaust passage. In this case, provided in modern internal combustion engines anyway provided temperature sensors or known characteristics such as the exhaust gas velocity w and the exhaust gas temperature T Abg . Checking in the first function block if the exhaust gas velocity w and the exhaust gas temperature T Abg are sufficiently constant, to ensure that the plane defined by the upper limit and the lower limit tolerance of the modeled temperature for monitoring the exhaust gas sensor is sufficiently low.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (8)

Verfahren zur Überwachung eines Abgassensors in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgassensor mit einem Sensorelement zumindest einen Bestandteil des Abgases und mit einem integrierten Temperaturfühler eine gemessene Temperatur des Abgassensors bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass über ein Rechenprogramm oder über zumindest ein Kennfeld eine modellierte Temperatur des Abgassensors bestimmt wird, dass die mit dem integrierten Temperaturfühler gemessene Temperatur mit der modellierten Temperatur verglichen wird und dass bei einer Abweichung der gemessenen Temperatur von der modellierten Temperatur über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus auf einen defekten integrierten Temperaturfühler oder auf einen fehlerhaft montierten Abgassensor oder auf undichte Stellen in dem Abgaskanal geschlossen wird.A method for monitoring an exhaust gas sensor in an exhaust gas passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas sensor with a sensor element at least a component of the exhaust gas and with an integrated temperature sensor determines a measured temperature of the exhaust gas sensor, characterized in that via a computer program or at least one map a modeled temperature of Exhaust gas sensor is determined that the measured temperature with the integrated temperature sensor is compared with the modeled temperature and that in a deviation of the measured temperature of the modeled temperature beyond a predetermined tolerance range on a defective integrated temperature sensor or on a faulty mounted exhaust gas sensor or leaks is closed in the exhaust passage. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modellierte Temperatur des Abgassensors aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmten Abgastemperatur oder aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmten Rohrwandtemperatur des Abgaskanals oder aus einer für den Bereich des Abgassensors modellierten Abgastemperatur oder aus einer für den Bereich des Abgassensors modellierten Rohrwandtemperatur des Abgaskanals oder aus einer Abgasgeschwindigkeit oder aus einem Abgasmassenstrom jeweils für sich betrachtet oder in Kombination zumindest zweier der Kenngrößen bestimmt wird.A method according to claim 1, characterized in that the modeled temperature of the exhaust gas sensor from a determined in the exhaust duct temperature sensor exhaust gas temperature or from one of a arranged in the exhaust duct temperature sensor pipe wall temperature of the exhaust duct or from a modeled for the region of the exhaust gas exhaust gas temperature or from a modeled for the range of the exhaust gas sensor pipe wall temperature of the exhaust passage or from an exhaust gas velocity or from an exhaust gas mass flow in each case individually or in combination at least two of the parameters is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vergleich der modellierten Temperatur mit der gemessenen Temperatur während eines in vorgegebenen Grenzen stationären Betriebszustandes der Brennkraftmaschine erfolgt.A method according to claim 1 or 2, characterized in that a comparison of the modeled temperature with the measured temperature takes place during a steady state within predetermined limits operating condition of the internal combustion engine. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Toleranzbereich durch eine zulässige Obergrenze der modellierten Temperatur, welche aus einem ersten Kennfeld bestimmt wird, und eine zulässige Untergrenze der modellierten Temperatur, welche aus einem zweiten Kennfeld bestimmt wird, begrenzt wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the predetermined tolerance range by an allowable upper limit of the modeled temperature, which is determined from a first map, and an allowable lower limit of the modeled temperature, which is determined from a second map is limited , Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine aus einer von einem in dem Abgaskanal angeordneten Temperaturfühler bestimmten Abgastemperatur die Rohrwandtemperatur in dem Bereich des Abgassensors modelliert wird, dass daraus die Rohrwandtemperatur in dem Bereich des Abgassensors nach zumindest einer vorgegebenen Angleichungszeit teq nach Abschalten der Brennkraftmaschine berechnet oder aus einem Kennfeld abgeleitet wird und dass nach der Angleichungszeit teq die modellierte Temperatur des Abgassensors mit der berechneten oder aus einem Kennfeld abgeleiteten Rohrwandtemperatur gleichgesetzt und mit der gemessenen Temperatur des integrierten Temperaturfühlers verglichen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that during the operation of the internal combustion engine from a determined in the exhaust duct temperature sensor exhaust gas temperature, the pipe wall temperature is modeled in the region of the exhaust gas sensor, that from the pipe wall temperature in the region of the exhaust gas sensor according to at least one predetermined Adjustment time t eq calculated after switching off the internal combustion engine or derived from a map and that after the adjustment time t eq equated the modeled temperature of the exhaust gas sensor with the calculated or derived from a map pipe wall temperature and compared with the measured temperature of the integrated temperature sensor. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung und der Vergleich der modellierten Temperatur und der gemessenen Temperatur bei einem Neustart der Brennkraftmaschine oder im Nachlauf bei abgeschalteter Brennkraftmaschine oder bei ausreichend langen Auszeiten der Brennkraftmaschine im Start-Stopp-Betrieb erfolgt.A method according to claim 5, characterized in that the determination and the comparison of the modeled temperature and the measured temperature during a restart of the internal combustion engine or in the wake when the engine is switched off or when the engine is sufficiently long in the start-stop mode. Vorrichtung zur Überwachung eines Abgassensors in einem Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei der Abgassensor ein Sensorelement zur Bestimmung von zumindest einem Bestandteil des Abgases und einen integrierten Temperaturfühler zur Bestimmung einer gemessenen Temperatur des Abgassensors aufweist, mit einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Steuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine und zur Auswertung des Abgassensors, wobei der Steuereinheit weitere Signale von zumindest einem in dem Abgaskanal vorgesehenen Temperatursensor zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit einen Programmablauf zur Berechnung oder zumindest ein Kennfeld zur Bestimmung einer modellierten Temperatur des Abgassensors aufweist und dass die Steuereinheit einen weiteren Programmablauf zum Vergleich der modellierten Temperatur mit der gemessenen Temperatur des Abgassensors und zur Diagnose eines defekten integrierten Temperaturfühlers oder eines fehlerhaft montierten Abgassensors oder undichter Stellen im Abgaskanal bei Abweichungen der gemessene Temperatur von der modellierten Temperatur über einen vorgegebenen Toleranzbereich hinaus aufweist.Device for monitoring an exhaust gas sensor in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas sensor has a sensor element for determining at least one component of the exhaust gas and an integrated temperature sensor for determining a measured temperature of the exhaust gas sensor, with a control unit associated with the internal combustion engine for controlling the internal combustion engine and for evaluation the exhaust gas sensor, wherein the control unit further signals from at least one provided in the exhaust duct temperature sensor are supplied, characterized in that the control unit has a program sequence for calculating or at least one characteristic map for determining a modeled temperature of the exhaust gas sensor and that the control unit another program sequence for comparison the modeled temperature with the measured temperature of the exhaust gas sensor and for the diagnosis of a defective integrated temperature sensor or a faulty mounted exhaust gas sensor or leaks in the exhaust passage in the event of deviations of the measured temperature from the modeled temperature beyond a predetermined tolerance range. Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Überwachung eines resistiven oder kapazitiven Partikelsensors.Application of the method and the device for monitoring a resistive or capacitive particle sensor.
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