DE102010038334A1 - Method for diagnosing nitrogen oxide sensor in exhaust gas passage of internal combustion engine of motor car in workshop, involves washing nitrogen oxide sensor with air, and comparing output signal of sensor with reference value - Google Patents

Method for diagnosing nitrogen oxide sensor in exhaust gas passage of internal combustion engine of motor car in workshop, involves washing nitrogen oxide sensor with air, and comparing output signal of sensor with reference value Download PDF

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Abstract

The method involves washing a nitrogen oxide sensor (18) with air. An output signal of the nitrogen oxide sensor is compared with a predeterminable reference value. The air is delivered by a piston movement of an internal combustion engine (10). The piston movement is carried out via a test operation of the combustion engine, an operation of a starter when injection is switched off and a thrust operation of the combustion engine. A defect on the nitrogen oxide sensor is recognized. The combustion engine is provided with a cylinder (12), an air duct (14) and an exhaust gas passage (16).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Stickoxid-Sensors im Abgastrakt einer BrennkraftmaschineThe invention relates to a method for the diagnosis of a nitrogen oxide sensor in the exhaust gas tract of an internal combustion engine

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.Customary nitrogen oxide sensors are known to be subject to aging and drift. This means that the sensor characteristic changes due to temperature and concentration influences during the operating time.

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.The publication DE 198 10 973 A1 describes a method for zero point stabilization of an exhaust gas sensor, which is characterized in that the exhaust gas sensor is periodically lapped by exhaust gas and fresh air. It is assumed that the exhaust gas sensor is arranged in a connecting line between the air intake passage and the exhaust passage.

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.There are known nitrogen oxide sensors, which have a so-called on-board diagnosis. The on-board diagnostics include, among other things, an internal diagnostic function for error detection, the so-called self-diagnosis. During normal operation of the internal combustion engine, the reactions of the system with the commands of a control unit are constantly compared, and the plausibility of the signals of the various sensors is checked. Among other things, after stopping the engine in the so-called caster, without injection of fuel, or in overrun a self-diagnosis of the nitrogen oxide sensor is made. It is assumed that a defined nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is present at this defined operating point, so that a plausibility check of the nitrogen oxide sensor, in which the output signals of the sensor are compared with predetermined limit values, can take place.

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.However, after stopping the engine, the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas is still significantly removed from a zero concentration and the plausibility is thus only approximately possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

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.In order to achieve an improved plausibility of the output signals of the nitrogen oxide sensor, it is proposed that the nitrogen oxide sensor be pre-circulated air and then a comparison of the output signals of the nitrogen oxide sensor with predetermined reference values.

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.By means of the method according to the invention, the possibility is created of lowering the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas stream to the level of the ambient air after the internal combustion engine has been switched off. This is done by flushing the sensor with sucked ambient air. This improves the plausibility of the nitrogen oxide sensor.

Erfindungsgemäß wird die Tatsache genutzt, dass die Luft durch eine Kolbenbewegung der Brennkraftmaschine gefördert wird. Dadurch wird ein kostenintensiver apparativer Aufwand vermieden.According to the invention, the fact is used that the air is conveyed by a piston movement of the internal combustion engine. As a result, a costly expenditure on equipment is avoided.

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.In a particularly advantageous embodiment of the invention, it is provided that the piston movement takes place by a compression test of the internal combustion engine. When the vehicle is in the workshop, a diagnostic tester initiates a compression test. In the compression test, the internal combustion engine is operated in starter mode without an injection of fuel and with a large air supply. As a result, the diagnostic quality of the nitrogen oxide sensors in the exhaust system is improved and the nitrogen oxide sensor can be used for further workshop diagnostic approaches.

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.A further advantageous embodiment provides that the piston movement takes place by an actuation of a starter when the injection is switched off. In this way, with the method according to the invention a plausibility of the nitrogen oxide sensor can be made before the start of the internal combustion engine.

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.Alternatively, it is proposed that the piston movement takes place by a pushing operation of the internal combustion engine. During the pushing operation of the internal combustion engine, the fuel injection is also suppressed and by the piston movement ambient air is sucked and conveyed into the exhaust tract. Thus, a plausibility of the nitrogen oxide sensor according to the inventive method during the overrun operation of the internal combustion engine is possible.

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.A further advantageous embodiment of the method according to the invention provides that a defect of the sensor is detected. For this purpose, the output signal of the nitrogen oxide sensor is compared with plausibility with a predetermined limit. If the signal deviation lies outside admissible limits, this is detected by the control unit as a defect of the sensor, which is displayed in the motor vehicle or read out via the diagnostic device. Thus, a defect is better recognized by the inventive method, and high pollutant concentrations or damage to exhaust aftertreatment devices are avoided.

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.]Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, in the figures of Drawing are shown. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject of the invention, regardless of their combination in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.]

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:Hereinafter, an embodiment of the present invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings show:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine 1 a schematic representation of an internal combustion engine

2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Nullpunkteinstellung eines Stickoxid-Sensors einer Brennkraftmaschine 2 a flow diagram of the inventive method for zero point adjustment of a nitrogen oxide sensor of an internal combustion engine

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. 1 schematically shows an internal combustion engine 10 of a motor vehicle. The internal combustion engine 10 includes at least one cylinder 12 , an air intake duct 14 on the one hand and an exhaust duct 16 on the other hand. In the cylinder 12 arranged is a piston 17 , At the exhaust duct 16 arranged is a nitrogen oxide sensor 18 , The internal combustion engine is in communication with an electronic control unit 20 , The control unit 20 has an interface 22 to the a diagnostic device 24 is connected.

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.The operation of the internal combustion engine will be explained below by way of example with reference to a four-stroke gasoline engine. However, the method according to the invention can be used for any type of internal combustion engine. The internal combustion engine operates as follows: In the intake stroke, the piston moves 17 in the cylinder 12 downward. Due to the resulting negative pressure is through the air intake duct 14 Air in the cylinder 12 sucked. In a normal operation of the internal combustion engine is injected in a manner not shown in the drawing, fuel in the air flow. In the following cycle, the piston moves 17 upward and in-cylinder fuel-air mixture is compressed. At the end of the compression stroke, the fuel-air mixture is ignited, the gas expands and the resulting pressure moves the piston 17 downward. In the subsequent Ausschubtakt is by the piston moved upwards 17 the exhaust gas from the cylinder resulting from the combustion of the fuel 12 in the exhaust duct 16 pushed.

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.The nitrogen oxide sensor 18 determines the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas and transmits it to the control unit 20 , About the control unit 20 The functions such as ignition, fuel supply and exhaust aftertreatment are regulated and controlled in a customary manner in accordance with the load requirements.

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.An on-board diagnosis works as follows: During normal operation of the internal combustion engine 10 occurring errors, caused for example by a defective component, are from the control unit 20 recorded and stored. The stored errors are in a workshop with the diagnostic device 24 read. To the scope of functions of the control unit 20 also includes a plausibility of the nitric oxide sensor 18 , In this case, the output signal of the nitrogen oxide sensor is compared with predetermined values.

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 a workshop operation, under defined operating conditions, is determined by the diagnostic device 24 the plausibility of the nitric oxide sensor 18 initiated. For this purpose engages in the wake of the internal combustion engine 10 the diagnostic device 24 into the control and extends the activation time of the nitric oxide sensor 18 , Subsequently, by the diagnostic device 24 initiated a compression test. This will be the pistons 17 moved in starter mode without fuel injection. With good air supply, that is, all actuators are set so that a maximum amount of air is sucked, so is the exhaust tract 16 flushed with ambient air and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas tract 16 is approximated to those in the area. The resulting output signal of the nitrogen oxide sensor 18 is compared to a pre-emptive reference value. If the output signal is outside preset limits, the nitric oxide sensor is 18 defective and the diagnostic device issues a corresponding error message.

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.In 2 a flowchart of the method according to the invention is shown. It starts with a function block 26 by the internal combustion engine 10 goes into a caster. In a functional block 28 changes the diagnostic device 24 the wake in such a way that the nitric oxide sensor 18 remains activated. In a functional block 30 a test operation is initiated. In test mode, the internal combustion engine is driven without injection of fuel and with maximum air supply. As a result, air is sucked in and through the piston movement through the exhaust duct 16 promoted. Thus, the exhaust passage 16 and thus the nitric oxide sensor 18 rinsed with air. Finally, in a function block 32 the plausibility of the nitric oxide sensor 18 initiated. Thus, the inventive method is completed.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19810973 A1 [0003] DE 19810973 A1 [0003]

Claims (6)

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.Method for the diagnosis of a nitrogen oxide sensor ( 18 ) in an exhaust tract ( 16 ) an internal combustion engine ( 10 ), characterized in that the nitrogen oxide sensor ( 18 ) is previously lapped with air and then a comparison of an output signal of the nitrogen oxide sensor is carried out with a predetermined reference value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luft durch eine Kolbenbewegung der Brennkraftmaschine (10) gefördert wird.A method according to claim 1, characterized in that the air by a piston movement of the internal combustion engine ( 10 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbewegung durch einen Testbetrieb der Brennkraftmaschine (10) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the piston movement by a test operation of the internal combustion engine ( 10 ) he follows. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbewegung durch eine Betätigung eines Anlassers bei abgeschalteter Einspritzung erfolgt.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the piston movement is effected by actuation of a starter with the injection switched off. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenbewegung durch einen Schubbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgtMethod according to one of the preceding claims, characterized in that the piston movement takes place by a pushing operation of the internal combustion engine Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Defekt am Stickoxid-Sensor (18) erkannt wird.A method according to claim 1, characterized in that a defect in the nitrogen oxide sensor ( 18 ) is recognized.
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