DE102013202260A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines mehrzelligen Abgassensors - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines mehrzelligen Abgassensors Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines stetigen Lambdasignals eines mehrzelligen Abgassensors, wobei das stetige Lambdasignal aus einem Pumpstrom einer Pumpzelle bestimmt wird, wobei die Pumpzelle zwischen einer dem Abgas zugewandten Elektrode, einer in einem über eine Diffusionsbarriere mit dem Abgas verbundenem Hohlraum angeordneten Elektrode und einem zwischen den Elektroden angeordneten Festkörper-Elektrolyten gebildet wird, wobei die Sauerstoffkonzentration im Hohlraum durch den Pumpstrom konstant gehalten wird und wobei zwischen den Elektroden der Pumpzelle eine Pumpspannung und/oder zwischen der dem Abgas zugewandten Elektrode und einer weiteren Elektrode eine Nernstspannung Uv bestimmt wird. Die Erfindung sieht vor, dass aus der Pumpspannung und/oder der Nernstspannung Uv ein erster Lambdawert des Abgases bestimmt wird, dass aus dem stetigen Lambdasignal ein zweiter Lambdawert bestimmt wird und dass zur Überwachung des stetigen Lambdasignals der erste Lambdawert mit dem zweiten Lambdawert verglichen wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen eine Selbstkalibrierung und ein Abgleich des mehrzelligen Abgassensors im Bereich Lambda = 1 erfolgen. Weiterhin ist eine Plausibilisierung der Ausgangssignale weiterer vorhandener Sensoren möglich und es kann im Bedarfsfall eine Korrektur bei Lambda = 1 erfolgen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung können auch Systeme ohne Zweipunkt-Lambdasonde, wie beispielhaft einige Typen von Dieselmotoren, im Bereich Lambda = 1 überwacht werden.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines stetigen Lambdasignals eines mehrzelligen Abgassensors, wobei das stetige Lambdasignal aus einem Pumpstrom einer Pumpzelle bestimmt wird, wobei die Pumpzelle zwischen einer dem Abgas zugewandten Elektrode, einer in einem über eine Diffusionsbarriere mit dem Abgas verbundenem Hohlraum angeordneten Elektrode und einem zwischen den Elektroden angeordneten Festkörper-Elektrolyten gebildet wird, wobei die Sauerstoffkonzentration im Hohlraum durch den Pumpstrom konstant gehalten wird und wobei zwischen den Elektroden der Pumpzelle eine Pumpspannung und/oder zwischen der dem Abgas zugewandten Elektrode und einer weiteren Elektrode eine Nernstspannung Uv bestimmt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung eines stetigen Lambdasignals eines mehrzelligen Abgassensors mit einer Pumpzelle, wobei die Pumpzelle zwischen einer dem Abgas zugewandten Elektrode und einer in einem über eine Diffusionsbarriere mit dem Abgas verbundenem Hohlraum angeordneten Elektrode angeordnet ist und wobei eine Steuereinheit zur Steuerung der Sauerstoffkonzentration im Hohlraum durch den Pumpstrom, zur Bestimmung eines Pumpstromes durch die Pumpzelle und zur Bestimmung einer Pumpspannung zwischen den Elektroden der Pumpzelle und/oder zur Bestimmung einer Nernstspannung Uv zwischen der dem Abgas zugewandten Elektrode und einer weiteren Elektrode vorgesehen ist.
  • Zur Optimierung des Schadstoffausstoßes und der Abgasnachbehandlung werden bei modernen Brennkraftmaschinen Lambdasonden zur Bestimmung der Zusammensetzung des Abgases und zur Steuerung der Brennkraftmaschine eingesetzt. Lambdasonden bestimmen den Sauerstoffgehalt des Abgases, was zur Regelung des der Brennkraftmaschine zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemischs und somit des Abgaslambdas vor einem Katalysator verwendet wird. Dabei wird über einen Lambda-Regelkreis die Luft- und Kraftstoffzuführung der Brennkraftmaschine derart geregelt, dass eine für die Abgasnachbehandlung durch in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine vorgesehene Katalysatoren optimale Zusammensetzung des Abgases erreicht wird. Bei Ottomotoren wird in der Regel auf ein Lambda von 1, also ein stöchiometrisches Verhältnis von Luft zu Kraftstoff, geregelt. Hierbei ist es für eine optimale Funktion der Abgasreinigung üblich, den Lambdawert in einem kleinen Bereich zu variieren. Wichtig ist jedoch, dass im zeitlichen Mittel der Wert Lambda = 1 genau eingehalten wird. Die Schadstoffemission der Brennkraftmaschine kann so minimiert werden.
  • Es sind verschiedene Formen von Lambdasonden im Einsatz. Breitband-Lambdasonden, auch als stetige oder lineare Lambdasonden bezeichnet, ermöglichen im Gegensatz zu Zweipunkt-Lambdasonden die Bestimmung des Lambdawertes in dem Abgas in einem weiten Bereich um Lambda = 1 herum. Damit kann beispielhaft eine Brennkraftmaschine auch auf einen mageren Betrieb mit Luftüberschuss geregelt werden.
  • Das Sensorelement einer Breitband-Lambdasonde weist an der Oberfläche eine Öffnung auf, durch die Abgas eintritt. An die Eintrittsöffnung schließt sich eine als Diffusionsbarriere bezeichnete poröse Schicht an, durch die das Abgas in einen Hohlraum diffundieren kann. Dieser Hohlraum wird durch ein Sauerstoffionen leitendes Elektrolyt-Material vom äußeren Abgas getrennt. Sowohl außen am Elektrolyten als auch auf der Seite des Hohlraums befinden sich poröse Platin-Elektroden, die mit einem Motorsteuergerät verbunden sind. Der zwischen den Elektroden liegende Elektrolyt wird als Pumpzelle bezeichnet, da bei einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen den Elektroden ein Strom von Sauerstoffionen zwischen dem Hohlraum und dem Abgaskanal erzeugt werden kann, so dass eine vorgebbare Konzentration von Sauerstoff in dem Hohlraum erzeugt werden kann. Weiterhin befindet sich im Inneren des Sensorelementes, durch dasselbe Elektrolyt-Material vom Hohlraum getrennt, ein Referenzgas-Raum mit einer bestimmten konstanten Sauerstoffkonzentration. In vielen Fällen wird als Referenzgas Luft verwendet. Im Kontakt mit dem Referenzgas ist eine weitere Elektrode vorgesehen. Der Elektrolyt zwischen dieser und der hohlraumseitigen Elektrode wird als Messzelle bezeichnet.
  • Nach dem Nernst-Prinzip liegt über der Messzelle eine elektrische Spannung, im folgenden als Nernstspannung UN0 bezeichnet, an, die durch die Konzentration an oxidierenden und reduzierenden Abgaskomponenten im Hohlraum und im Referenzgas bestimmt wird. Da die Konzentration im Referenzgas bekannt und unveränderlich ist, reduziert sich die Abhängigkeit auf die Konzentration im Hohlraum. Die Nernstspannung UN0 wird über die Elektroden erfasst und an das Motorsteuergerät übermittelt. Im Motorsteuergerät befindet sich ein Regelkreis, der die Nernstspannung über der Messzelle auf einem Sollwert hält, indem ein so genannter Pumpstrom IP durch die Pumpzelle getrieben wird. Da der Stromfluss im Elektrolyten durch Sauerstoffionen erfolgt, wird die Sauerstoffkonzentration im Hohlraum beeinflusst. Um die Nernstspannung UN0 im eingeschwungenen Zustand konstant zu halten, muss im mageren Bereich (λ > 1) genau so viel Sauerstoff aus dem Hohlraum gepumpt werden, wie durch die Diffusionsbarriere aus dem Abgas nachdiffundiert. Im fetten Bereich (λ < 1) muss dagegen so viel Sauerstoff aus dem Abgas in den Hohlraum gepumpt werden, dass die nachdiffundierenden reduzierenden Abgasmoleküle kompensiert werden. Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass die Sauerstoffbilanz im Hohlraum durch den Pumpstromregler konstant gehalten wird, folgt aus der Diffusionsgleichung ein linearer Zusammenhang zwischen Diffusionsstrom, und damit dem Pumpstrom, und der Sauerstoffkonzentration im Abgas. Der Pumpstrom wird nun im Motorsteuergerät gemessen beziehungsweise vom Motorsteuergerät in Abhängigkeit von der gemessenen Nernstspannung vorgegeben. Der Pumpstrom stellt ein lineares Signal für die Sauerstoffbilanz im Abgas dar.
  • Bei Dieselmotoren und bei Benzinmotoren, die teilweise im Magerbetrieb betrieben werden, werden anstatt Breitband-Lambdasonden teilweise auch Stickoxid-Sensoren eingesetzt. Diese Stickoxid-Sensoren sind ebenfalls auf Basis von Festkörperelektrolyten aufgebaut und haben oft, im Unterschied zu den zweizelligen Breitband-Lambdasonden, einen dreizelligen Aufbau. Ein solcher Stickoxid-Sensor ist in der Schrift DE102010042701A1 beschrieben. Die Stickoxid-Sensoren liefern sowohl ein die Stickoxid-Konzentration repräsentierendes Signal als auch ein Lambda-Signal.
  • Die Ausgangssignale der Abgas-Sonden können durch Produktionstoleranzen, Alterungseffekte, Leckströme oder Querempfindlichkeiten gegenüber bestimmten Abgaskomponenten vom korrekten Wert abweichen. Hierdurch würden Katalysatoren zur Abgasreinigung nicht optimal arbeiten und der Kraftstoff-Verbrauch könnte erhöht werden. Es ist daher nach dem Stand der Technik vorgesehen, das Ausgangssignal einer im Abgasstrang vor dem Katalysator angeordneten Breitband-Lambdasonde bei Lambda = 1 mit dem Signal einer stromabwärts angebrachten Zweipunkt-Lambdasonde abzugleichen und gegebenenfalls aus diesem Abgleich eine Korrektur abzuleiten. Der Abgleich durch die Zweipunkt-Lambdasonde hat den Vorteil, dass deren Ausgangssignal bei Lambda = 1 einen deutlichen Sprung aufweist, daher leicht zu detektieren ist und robuster gegen elektrische Störungen ist als das Ausgangssignal einer Breitband-Lambdasonde, das schon durch geringe Leckströme verfälscht werden kann. Der Abgleichwert kann zur Überwachung der Funktionsfähigkeit der Breitband-Lambdasonde im Rahmen einer On-Board-Diagnose verwendet werden. Die räumliche Trennung der Breitband-Lambdasonde und der Zweipunkt-Lambdasonde hat jedoch den Nachteil, dass die Lambdawerte an den beiden Einbauorten voneinander abweichen können, was zu einer Verfälschung des Abgleichs führen kann.
  • In einigen Motorkonzepten, wie bei neueren mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen, ist keine Zweipunkt-Lambdasonde vorgesehen, so dass diese Abgleichmöglichkeit nicht verwirklicht werden kann. Es kann daher vorgesehen sein, einen Abgleich im Schubbetrieb durchzuführen, in dem im Abgasstrang nur Frischluft geführt wird. Hier ist der Lamdawert zwar bekannt, jedoch ist dieser weit vom Lambda = 1 – Punkt entfernt und besitzt somit nur beschränkte Aussagekraft für den Lambda = 1 – Betrieb. Hierdurch kann das korrigierte Signal immer noch erhebliche Restfehler aufweisen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung und gegebenenfalls Korrektur des Lambda-Signals einer mehrzelligen Abgassonde bereitzustellen.
  • Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass aus der Pumpspannung und/oder der Nernstspannung Uv ein erster Lambdawert des Abgases bestimmt wird, dass aus dem stetigen Lambdasignal ein zweiter Lambdawert bestimmt wird und dass zur Überwachung des stetigen Lambdasignals der erste Lambdawert mit dem zweiten Lambdawert verglichen wird. Die aus dem Festkörper-Elektrolyten, einer dem Abgas zugewandten äußeren Pumpelektrode und einer in dem Hohlraum angeordneten inneren Pumpelektrode in dem Abgassensor gebildete Pumpzelle weist dabei zwischen der äußeren Pumpelektrode und der inneren Pumpelektrode eine elektrische Spannung auf, die weitgehend der Nernstspannung einer Zweipunkt-Lambdasonde entspricht. Diese Spannung ist daher als zusätzliches Lambdasignal im Bereich Lambda = 1 verwendbar. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass die Nernstspannung einer Zweipunkt-Lambdasonde den Potentialunterschied bei stromlosem Betrieb entspricht während bei dem mehrzelligen Abgassensor ein Pumpstrom fließt um im Hohlraum die vorgesehene Sauerstoffkonzentration im Gasgemisch aufrecht zu erhalten. Der Vorteil der sprunghaften Änderung des Spannungssignals im Bereich Lambda = 1 bleibt jedoch erhalten, so dass dieser Punkt eindeutig bestimmt werden kann. Hierbei kann die Pumpzelle Teil eines Stickoxid-Sensors oder Teil einer Breitband-Lambdasonde sein. In beiden Fällen kann eine Selbstkalibrierung und ein Abgleich der Anordnung im Bereich Lambda = 1 erfolgen. Weiterhin ist eine Plausibilisierung der Ausgangssignale weiterer vorhandener Sensoren möglich und es kann im Bedarfsfall eine Korrektur bei Lambda = 1 erfolgen. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch Systeme ohne Zweipunkt-Lambdasonde, wie beispielhaft Dieselmotore, im Bereich Lambda = 1 überwacht werden. Ist in einem System die Zweipunkt-Lambdasonde noch nicht betriebsbereit oder defekt, kann ebenfalls die Überwachung durchgeführt werden. In einigen Anordnungen ist wegen einer Strähnigkeit in der Abgasführung das Ausgangssignal der nachgeschalteten Zweipunkt-Lambdasonde nicht für den Abgleich geeignet; auch in einem solchen Fall kann mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Abgleich durchgeführt werden.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens wird das stetige Lambdasignal in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert korrigiert.
  • Wird in einer Betriebsart mit Luft als Abgas ein weiterer Korrekturwert des stetigen Lambdasignals bestimmt, kann zusätzlich zum Abgleich der Ausgangssignale im Schubbetrieb die Korrektur über erweiterten Lambdabereich bis Lambda = 1 erfolgen. Es kann eine additive und eine multiplikative Korrektur bestimmt und somit eine Genauigkeitssteigerung über den gesamten Lambda-Bereich erreicht werden. Weiterhin ist eine Verbesserung der Plausibilisierung der Ausgangssignale der Abgassensoren erreichbar.
  • Die Funktionsfähigkeit eins mehrzelligen Abgassensors kann überwacht werden, indem auf einen fehlerhaften mehrzelligen Abgassensor geschlossen wird, wenn die Abweichung zwischen dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert größer als ein positiver oder kleiner als ein negativer vorgegebener Grenzwert ist. Ein solcher Grenzwert kann mit Hilfe einer Toleranzbetrachtung für den Abgassensor bestimmt werden. Wird ein fehlerhafter Abgassensor erkannt, kann dies dem Betreiber angezeigt und im Rahmen einer On-Board-Diagnose verwendet werden. Weiterhin können in der Steuerung der Brennkraftmaschine Maßnahmen vorgesehen sein um in einem solchen Fall eine Fehlerauswirkung abzumildern.
  • In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass auf einen fehlerhaften mehrzelligen Abgassensor geschlossen wird, wenn die Steigung des korrigierten Lambdasignals einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet oder einen vorgegebenen zweiten Schwellwert unterschreitet. Die Schwellwerte können mit Hilfe einer Toleranzbetrachtung bestimmt werden. Wird ein fehlerhafter Abgassensor erkannt, kann dies dem Betreiber angezeigt und im Rahmen einer On-Board-Diagnose verwendet werden. Weiterhin können in der Steuerung der Brennkraftmaschine Maßnahmen vorgesehen sein um in einem solchen Fall eine Fehlerauswirkung abzumildern.
  • Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in der Steuereinheit eine Schaltung oder ein Programmablauf zur Bestimmung eines ersten Lambdawerts des Abgases aus der Pumpspannung und/oder der Nernstspannung Uv, eines zweiten Lambdawerts aus dem Pumpstrom und zum Vergleich des ersten Lambdawerts mit dem zweiten Lambdawert vorgesehen ist. Durch die Vorrichtung kann die Genauigkeit der Kalibrierung des mehrzelligen Abgassensors in dem für eine effizient Abgasreinigung besonders wichtigen Bereichs um Lambda = 1 verbessert werden. In vielen Fällen wird die Spannung über der Pumpzelle des mehrzelligen Abgassensors bereits erfasst und der Steuereinheit zugeführt. Der zusätzliche Aufwand beschränkt sich dann auf eine Erweiterung des in der Steuereinheit vorgesehenen Programmablaufs und ist somit kostengünstig umzusetzen.
  • In einer besonders geeigneten Ausführung der Vorrichtung ist vorgesehen, dass der mehrzellige Abgassensor als Breitband-Lambdasonde oder als Stickoxidsensor ausgebildet ist. Die Vorrichtung ist insbesondere in einer Anordnung mit einer mit Diesel betriebenen Brennkraftmaschine mit einen Stickoxid-Speicherkatalysator (NSC) vorteilhaft verwendbar.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Breitband-Lambda-Sonde,
  • 2 einen Stickoxidsensor.
  • 1 zeigt eine Breitband-Lambdasonde 10, wie sie im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine zur Bestimmung der Sauerstoffkonzentration verwendet werden kann. Der Körper der Breitband-Lambdasonde 10 besteht aus einem Festkörper-Elektrolyten 15, der bei Betriebstemperatur für Sauerstoffionen leitfähig ist. Abgas aus dem Abgaskanal kann durch eine erste Diffusionsbarriere 11 in einen ersten Hohlraum 14 eintreten. Ein erster Referenzgasraum 19 ist mit Außenluft verbunden und weist eine zweite Referenzelektrode 18 auf, die an dem Festkörperelektrolyten 15 angebracht ist. Der zweiten Referenzelektrode 18 zugeordnet ist in dem ersten Hohlraum 14 eine erste Referenzelektrode 17 angeordnet, die ebenfalls den Festkörperelektrolyten 15 kontaktiert. Weiterhin weist die Breitband-Lambdasonde 10 dem Abgaskanal zugewandt eine erste äußere Pumpelektrode 12 auf, der im ersten Hohlraum 14 eine erste innere Pumpelektrode 13 zugeordnet ist. Zur Erreichung einer geeigneten Betriebstemperatur ist ein Heizer 16 vorgesehen, der die Breitband-Lambdasonde 10 elektrisch beheizen kann.
  • Im Betrieb der Breitband-Lambdasonde 10 wird im ersten Hohlraum 14 ein Gasgemisch mit einer Luftzahl Lambda = 1 eingestellt. Hierzu wird eine elektrische Spannung zwischen der ersten Referenzelektrode 17 und der zweiten Referenzelektrode 18 bestimmt. Weicht diese von dem für eine Luftzahl Lambda = 1 im ersten Hohlraum 14 typischen Wert von 450 mV ab, werden über die erste äußere Pumpelektrode 12 und die erste innere Pumpelektrode 13 mittels eines elektrischen Stroms gerade so viele Sauerstoffionen aus dem Abgas in den ersten Hohlraum 14 transportiert oder es werden aus dem ersten Hohlraum 14 Sauerstoffionen in das Abgas transportiert, dass in dem ersten Hohlraum 14 der Wert Lambda = 1 erreicht wird. Durch die erste Diffusionsbarriere 11 findet ein Gasaustausch mit dem Abgas statt, so dass bei einem gegebenen Lambdawert im Abgas ein für diesen Lambdawert charakteristischer Strom zwischen der ersten äußere Pumpelektrode 12 und der ersten inneren Pumpelektrode 13 fließt. Dieser charakteristische Strom wird von einer zugeordneten Motorsteuerung erfasst und zur Einstellung des Luft-Kraftstoff-Gemischs verwendet, mit dem die Brennkraftmaschine versorgt wird.
  • 2 zeigt einen Stickoxidsensor 20 wie er im Abgaskanal einer mit Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschine oder einer im Magerbetrieb mit Benzin betriebenen Brennkraftmaschine verwendet werden kann. Der Körper des Stickoxidsensors 20 besteht, wie bei der Breitband-Lambdasonde 10, aus Festkörperelektrolyt 15. Abgas aus dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine tritt über eine zweite Diffusionsbarriere 21 in einen zweiten Hohlraum 24 über. Von dem zweiten Hohlraum 24 kann Gasgemisch über eine dritte Diffusionsbarriere 25 in einen dritten Hohlraum 27 übertreten. Auf der dem Abgaskanal zugewandten Seite des zweiten Hohlraums 24 ist der Festkörperelektrolyt 15 mit einer zweiten äußeren Pumpelektrode 22 belegt, der im zweiten Hohlraum 24 eine zweite innere Pumpelektrode 23 gegenüberliegt. Die zweiten äußere Pumpelektrode 22 und die zweite innere Pumpelektrode 23 werden im Betrieb an Potentiale gelegt, so dass Sauerstoffionen über den Festkörperelektrolyten 15 aus den zweiten Hohlraum 24 in das Abgas transportiert werden und so die Sauerstoffkonzentration in dem zweiten Hohlraum 24 auf einen vorbestimmten Wert verringert wird. Hierdurch kann der Lambdawert des Abgases bestimmt werden und das über die dritte Diffusionsbarriere 25 in den dritten Hohlraum 27 übertretende Gasgemisch wird mit Stickoxid angereichert.
  • Dem dritten Hohlraum 27 gegenüber ist im Festkörperelektrolyten 15 eine Speicherkammer 31 vorgesehen. In dem dritten Hohlraum 27 wird Sauerstoff aus dem Stickoxid an einer Zersetzungselektrode 26 abgespalten und über eine der Zersetzungselektrode 26 in der Speicherkammer 31 zugewandte erste Speicherkammer-Elektrode 29 durch geeignete an die Zersetzungselektrode 26 und die erste Speicherkammer-Elektrode 29 angelegte Potentiale in die Speicherkammer 31 transportiert. Der hierbei zwischen der Zersetzungselektrode 26 und der ersten Speicherkammer-Elektrode 29 fließende Strom ist somit ein Maß für die Menge an Stickoxid im Abgas. Neben der Speicherkammer 31 ist in dem Stickoxidsensor 20 ein zweiter Referenzgas-Raum 32 mit einer dritten Referenzelektrode 28 angeordnet, welche einer in der Speicherkammer 31 angebrachten zweiten Speicherkammer-Elektrode 30 gegenüberliegt. Zur Vorbereitung eines Mess-Zyklus zur Bestimmung des Stickoxids im Abgas wird der in der Speicherkammer 31 vorhandene Sauerstoff über die zweiten Speicherkammer-Elektrode 30 und die dritten Referenzelektrode 28 abgepumpt. Während des Meßzyklus wird dann Sauerstoff aus dem dritten Hohlraum 27 in die Speicherkammer 31 gepumpt und dessen Konzentration in der Speicherkammer über das Nernst-Potential zwischen der zweiten Speicherkammer-Elektrode 30 und der dritten Referenzelektrode 28 bestimmt. Zur Erreichung einer geeigneten Betriebstemperatur ist ein Heizer 16 vorgesehen, mit dem der Stickoxidsensor 20 elektrisch beheizt werden kann.
  • Grundlage einer korrekten Funktion der Breitband-Lambdasonde 10 ist eine Kalibrierung der aus dem ersten Hohlraum 14, der ersten äußeren Pumpelektrode 12 und der ersten inneren Pumpelektrode 13 bestehenden Pumpzelle um Einflüsse von Produktionstoleranzen, Alterung, Leckströmen oder Querempfindlichkeiten gegenüber bestimmten Abgaskomponenten zu korrigieren. Ebenso ist für die Funktion des Stickoxidsensors 31 eine Kalibrierung der aus dem zweiten Hohlraum 24, der zweiten äußeren Pumpelektrode 22 und der zweiten inneren Pumpelektrode 23 bestehenden Pumpzelle erforderlich. Eine solche Kalibrierung kann in den genannten und ähnlichen Anordnungen von mehrzelligen Abgassensoren mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht werden.
  • 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 102010042701 A1 [0007]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Überwachung eines stetigen Lambdasignals eines mehrzelligen Abgassensors, wobei das stetige Lambdasignal aus einem Pumpstrom einer Pumpzelle bestimmt wird, wobei die Pumpzelle zwischen einer dem Abgas zugewandten Elektrode, einer in einem über eine Diffusionsbarriere mit dem Abgas verbundenem Hohlraum angeordneten Elektrode und einem zwischen den Elektroden angeordneten Festkörper-Elektrolyten (15) gebildet wird, wobei die Sauerstoffkonzentration im Hohlraum durch den Pumpstrom konstant gehalten wird und wobei zwischen den Elektroden der Pumpzelle eine Pumpspannung und/oder zwischen der dem Abgas zugewandten Elektrode und einer weiteren Elektrode eine Nernstspannung Uv bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Pumpspannung und/oder der Nernstspannung Uv ein erster Lambdawert des Abgases bestimmt wird, dass aus dem stetigen Lambdasignal ein zweiter Lambdawert bestimmt wird und dass zur Überwachung des stetigen Lambdasignals der erste Lambdawert mit dem zweiten Lambdawert verglichen wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das stetige Lambdasignal in Abhängigkeit einer Abweichung zwischen dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert korrigiert wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Betriebsart mit Luft als Abgas ein weiterer Korrekturwert des stetigen Lambdasignals bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen fehlerhaften mehrzelligen Abgassensor geschlossen wird, wenn die Abweichung zwischen dem ersten Lambdawert und dem zweiten Lambdawert größer als ein positiver oder kleiner als ein negativer vorgegebener Grenzwert ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen fehlerhaften mehrzelligen Abgassensor geschlossen wird, wenn die Steigung des korrigierten Lambdasignals einen vorgegebenen ersten Schwellwert überschreitet oder einen vorgegebenen zweiten Schwellwert unterschreitet.
  6. Vorrichtung zur Überwachung eines stetigen Lambdasignals eines mehrzelligen Abgassensors mit einer Pumpzelle, wobei die Pumpzelle zwischen einer dem Abgas zugewandten Elektrode und einer in einem über eine Diffusionsbarriere mit dem Abgas verbundenem Hohlraum angeordneten Elektrode angeordnet ist und wobei eine Steuereinheit zur Steuerung der Sauerstoffkonzentration im Hohlraum durch den Pumpstrom, zur Bestimmung eines Pumpstromes durch die Pumpzelle und zur Bestimmung einer Pumpspannung zwischen den Elektroden der Pumpzelle und/oder zur Bestimmung einer Nernstspannung Uv zwischen der dem Abgas zugewandten Elektrode und einer weiteren Elektrode vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit eine Schaltung oder ein Programmablauf zur Bestimmung eines ersten Lambdawerts des Abgases aus der Pumpspannung und/oder der Nernstspannung Uv, eines zweiten Lambdawerts aus dem Pumpstrom und zum Vergleich des ersten Lambdawerts mit dem zweiten Lambdawert vorgesehen ist.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mehrzellige Abgassensor als Breitband-Lambdasonde (10) oder als Stickoxidsensor (20) ausgebildet ist.
DE201310202260 2013-02-12 2013-02-12 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines mehrzelligen Abgassensors Pending DE102013202260A1 (de)

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DE102022202504A1 (de) 2022-03-14 2023-01-26 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zur Diagnose eines Abgassensors für eine Brennkraftmaschine, Abgassensor und Brennkraftmaschine

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