DE102010038334A1

DE102010038334A1 - Verfahren zur Diagnose eines Stickoxid-Sensors einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010038334A1
Application number: DE201010038334
Authority: DE
Inventors: Johannes Zeidler; Thorsten Müller; Heiko Lenhardt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-07-23
Filing date: 2010-07-23
Publication date: 2012-01-26

Abstract

Verfahren zur Diagnose eines Stickoxid-Sensors (18) in einem Abgastrakt (16) einer Brennkraftmaschine (10), vorgeschlagen wird, dass der Stickoxid-Sensor (18) zuvor mit Luft umspült wird und anschließend ein Vergleich eines Ausgangssignales des Stickoxid-Sensors mit einem vorgebbaren Referenzwert erfolgt.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Stickoxid-Sensors im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine
Marktübliche Stickoxid-Sensoren unterliegen bekanntermaßen einer Alterung und einer Drift. Das bedeutet, dass sich die Sensorkennlinie durch Temperatur und Konzentrationseinflüsse im Laufe der Betriebszeit verändert.
Die Druckschrift DE 198 10 973 A1 beschreibt ein Verfahren zur Nullpunktstabilisierung eines Abgassensors, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Abgassensor periodisch von Abgas und Frischluft umspült wird. Dabei wird vorausgesetzt, dass der Abgassensor in einer Verbindungsleitung zwischen Luftansaugkanal und Abgaskanal angeordnet ist.
Es sind Stickoxid-Sensoren bekannt, die über eine sogenannte On-Bord-Diagnose verfügen. Die On-Board-Diagnose umfasst unter anderem eine interne Diagnosefunktion für die Fehlererkennung, die sogenannte Eigendiagnose. Hierbei werden während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine ständig die Reaktionen des Systems mit den Befehlen eines Steuergerätes verglichen, sowie die Signale der verschiedenen Sensoren auf ihre Plausibilität überprüft. Unter anderem wird nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine in dem sogenannten Nachlauf, ohne Einspritzung von Kraftstoff, oder im Schubbetrieb eine Eigendiagnose des Stickoxid-Sensors vorgenommen. Dabei wird angenommen, dass in diesem definierten Betriebspunkt eine definierte Stickoxid-Konzentration im Abgas vorliegt, so dass eine Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors, bei der die Ausgangsignale des Sensors mit vorgegebenen Grenzwerten verglichen werden, erfolgen kann.
Allerdings ist nach Abstellen des Motors die Stickoxid-Konzentration im Abgas noch deutlich von einer Null-Konzentration entfernt und die Plausibilisierung ist somit nur näherungsweise möglich.
Offenbarung der Erfindung
Um eine verbesserte Plausibilisierung der Ausgangssignale des Stickoxid-Sensors zu erreichen, wird vorgeschlagen, dass der Stickoxid-Sensor zuvor Luft umspült wird und anschließend ein Vergleich der Ausgangssignale des Stickoxid-Sensors mit vorgebbaren Referenzwerten erfolgt.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Möglichkeit geschaffen, die Stickoxidkonzentration im Abgasstrom nach Abstellen der Brennkraftmaschine auf das Niveau der Umgebungsluft abzusenken. Das erfolgt dadurch, dass der Sensor mit angesaugter Umgebungsluft gespült wird. Dadurch wird eine Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors verbessert.
Erfindungsgemäß wird die Tatsache genutzt, dass die Luft durch eine Kolbenbewegung der Brennkraftmaschine gefördert wird. Dadurch wird ein kostenintensiver apparativer Aufwand vermieden.
In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kolbenbewegung durch einen Kompressionstest der Brennkraftmaschine erfolgt. Wenn sich das Fahrzeug in der Werkstatt befindet, wird dazu von einem Diagnosegerät ein Kompressionstest eingeleitet. Im Kompressionstest wird die Brennkraftmaschine im Starterbetrieb ohne eine Einspritzung von Kraftstoff und mit großer Luftzufuhr betrieben. Dadurch wird die Diagnosequalität der Stickoxid-Sensoren im Abgastrakt verbessert und der Stickoxid-Sensor wird für weitere Werkstattdiagnoseansätze nutzbar.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die Kolbenbewegung durch eine Betätigung eines Anlassers bei abgeschalteter Einspritzung erfolgt. Auf diese Weise kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors vor Start der Brennkraftmaschine vorgenommen werden.
Alternativ wird vorgeschlagen, dass die Kolbenbewegung durch einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt. Während des Schubbetriebs der Brennkraftmaschine ist ebenfalls die Kraftstoffeinspritzung unterdrückt und durch die Kolbenbewegung wird Umgebungsluft angesaugt und in den Abgastrakt gefördert. Damit wird eine Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors nach dem erfindungsgemäßen Verfahren während des Schubbetriebs der Brennkraftmaschine möglich.
Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein Defekt des Sensors erkannt wird. Dazu wird das Ausgangssignal des Stickoxid-Sensors bei Plausibilisierung mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen. Liegt die Signalabweichung außerhalb zulässiger Grenzen, wird dies vom Steuergerät als Defekt des Sensors erfasst, der im Kraftfahrzeug angezeigt, oder über das Diagnosegerät ausgelesen wird. Damit wird durch das erfindungsgemäße Verfahren ein Defekt besser erkannt, und hohe Schadstoffkonzentrationen oder Schäden an Abgasnachbehandlungseinrichtungen werden vermieden.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. Darstellung in der Beschreibung bzw. in der Zeichnung.]
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine
2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nullpunkteinstellung eines Stickoxid-Sensors einer Brennkraftmaschine
1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 10 eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 10 umfasst mindestens einen Zylinder 12, einen Luftansaugkanal 14 einerseits und einen Abgaskanal 16 andererseits. Im Zylinder 12 angeordnet ist ein Kolben 17. Am Abgaskanal 16 angeordnet ist ein Stickoxid-Sensor 18. Die Brennkraftmaschine steht in Verbindung mit einem elektronischen Steuergerät 20. Das Steuergerät 20 verfügt über eine Schnittstelle 22 an die ein Diagnosegerät 24 angeschlossen wird.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der Brennkraftmaschine beispielhaft anhand eines Viertakt-Ottomotors erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch für beliebige Ausführungen von Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Die Brennkraftmaschine arbeitet folgendermaßen: Im Ansaugtakt bewegt sich der Kolben 17 im Zylinder 12 nach unten. Durch den dadurch entstehenden Unterdruck wird durch den Luftansaugkanal 14 Luft in den Zylinder 12 gesaugt. Bei einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine wird dabei, in einer in der Zeichnung nicht dargestellten Art und Weise, Kraftstoff in den Luftstrom eingespritzt. Im nachfolgenden Takt, bewegt sich der Kolben 17 nach oben und ein im Zylinder befindliches Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verdichtet. Am Ende des Verdichtungstaktes wird das Kraftstoff-Luft-Gemisch gezündet, das Gas expandiert und der dadurch ansteigende Druck bewegt den Kolben 17 nach unten. Im anschließenden Ausschubtakt wird durch den nach oben bewegten Kolben 17 das durch die Verbrennung des Kraftstoffs entstandene Abgas aus dem Zylinder 12 in den Abgaskanal 16 geschoben.
Der Stickoxidsensor 18 ermittelt die Stickoxidkonzentration im Abgas und überträgt sie an das Steuergerät 20. Über das Steuergerät 20 werden entsprechend den Lastanforderungen in üblicher Weise die Funktionen wie Zündung, Kraftstoffzufuhr und Abgasnachbehandlung geregelt und gesteuert.
Eine On-Board-Diagnose arbeitet folgendermaßen: Während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine 10 auftretende Fehler, verursacht beispielsweise durch ein defektes Bauteil, werden vom Steuergerät 20 erfasst und abgespeichert. Die gespeicherten Fehler werden in einer Werkstatt mit dem Diagnosegerät 24 ausgelesen. Zum Funktionsumfang des Steuergerätes 20 gehört auch eine Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors 18. Dabei wird das Ausgangssignal des Stickoxidsensors mit vorgegebenen Werten verglichen.
In einem Werkstattbetrieb, bei definierten Betriebsbedingungen, wird durch das Diagnosegerät 24 die Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors 18 eingeleitet. Dazu greift im Nachlauf der Brennkraftmaschine 10 das Diagnosegerät 24 in die Steuerung ein und Verlängert die Aktivierungszeit des Stickoxid-Sensors 18. Anschließend wird durch das Diagnosegerät 24 ein Kompressionstest eingeleitet. Dabei werden die Kolben 17 im Starterbetrieb ohne Kraftstoffeinspritzung bewegt. Bei guter Luftzufuhr, das bedeutet, alle Stellglieder sind so gestellt, dass eine maximale Luftmenge angesaugt wird, wird so der Abgastrakt 16 mit Umgebungsluft gespült und die Stickoxidkonzentration im Abgastrakt 16 wird derjenigen in der Umgebung angenähert. Das daraus resultierende Ausgangssignal des Stickoxid-Sensors 18 wird mit einem vorgebaren Referenzwert verglichen. Befindet sich das Ausgangssignal außerhalb vorgegebener Grenzwerte, ist der Stickoxid-Sensor 18 defekt und das Diagnosegerät gibt eine entsprechende Fehlermeldung aus.
In 2 ist ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Es beginnt mit einem Funktionsblock 26, indem die Brennkraftmaschine 10 in einen Nachlauf geht. In einem Funktionsblock 28 verändert das Diagnosegerät 24 den Nachlauf dergestalt, dass der Stickoxid-Sensor 18 aktiviert bleibt. In einem Funktionsblock 30 wird ein Testbetrieb eingeleitet. Im Testbetrieb wird die Brennkraftmaschine ohne Einspritzung von Kraftstoff und mit maximaler Luftzufuhr angetrieben. Dadurch wird Luft angesaugt und durch die Kolbenbewegung weiter durch den Abgaskanal 16 gefördert. Somit wird der Abgaskanal 16 und damit der Stickoxid-Sensor 18 mit Luft gespült. Abschließend wird in einem Funktionsblock 32 die Plausibilisierung des Stickoxid-Sensors 18 eingeleitet. Damit ist das erfindungsgemäße Verfahren beendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19810973 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Diagnose eines Stickoxid-Sensors (18) in einem Abgastrakt (16) einer Brennkraftmaschine (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Stickoxid-Sensor (18) zuvor mit Luft umspült wird und anschließend ein Vergleich eines Ausgangssignales des Stickoxid-Sensors mit einem vorgebbaren Referenzwert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft durch eine Kolbenbewegung der Brennkraftmaschine (10) gefördert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbewegung durch einen Testbetrieb der Brennkraftmaschine (10) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbewegung durch eine Betätigung eines Anlassers bei abgeschalteter Einspritzung erfolgt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbewegung durch einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Defekt am Stickoxid-Sensor (18) erkannt wird.