DE102014016952A1 - Method for operating a lambda probe of an exhaust system of a motor vehicle - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Lambda-Sonde (14) eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lambda-Sonde (14) einen über eine Diffusionsbarriere (16) mit Abgas gekoppelten Hohlraum (17), eine Pumpzelle mit einer hohlraumseitigen Elektrode (18) und einer abgasseitigen Elektrode (17), eine Referenzzelle mit einer referenzluftseitigen Elektrode (20), und eine elektrische Heizeinrichtung (22) aufweist, und wobei im Messbetrieb zur Bestimmung eines Lambda-Werts ein Spannungswert an der Referenzzelle erfasst und mit einem Sollwert verglichen wird, und dann, wenn dieser Spannungswert vom Sollwert abweicht, ein Pumpstrom auf die Pumpzelle geschaltet wird, um so viele Sauerstoff-Ionen in den Hohlraum (17) hinein oder aus demselben heraus zu pumpen, bis der Spannungswert an der Referenzzelle dem Sollwert entspricht. In einem Diagnosebetrieb wird für eine definierte Zeitdauer zumindest kein Pumpstrom angelegt, wobei hierbei mindestens eine Diagnosespannung zwischen den Elektroden (18, 19, 20) der Lambda-Sonde (14) bestimmt wird, und wobei auf Basis der oder jeder Diagnosespannung eine Diagnose für mindestens einen Parameter und/oder mindestens eine Funktion des Abgassystems und/oder eines Motors des Kraftfahrzeugs erfolgt.Method for operating a lambda probe (14) of an exhaust system of a motor vehicle, wherein the lambda probe (14) via a diffusion barrier (16) coupled to exhaust gas cavity (17), a pumping cell with a cavity-side electrode (18) and an exhaust side Electrode (17), a reference cell with a reference air side electrode (20), and an electric heater (22), and wherein in the measuring operation for determining a lambda value, a voltage value is detected at the reference cell and compared with a desired value, and then, if this voltage value deviates from the setpoint, a pumping current is switched to the pumping cell to pump as many oxygen ions into or out of the cavity (17) until the voltage value at the reference cell corresponds to the setpoint value. In a diagnostic mode, at least no pump current is applied for a defined period of time, in which case at least one diagnostic voltage between the electrodes (18, 19, 20) of the lambda probe (14) is determined, and based on the or each diagnostic voltage, a diagnosis for at least a parameter and / or at least one function of the exhaust system and / or an engine of the motor vehicle takes place.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lambda-Sonde eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a method for operating a lambda probe of an exhaust system of a motor vehicle.

Aus der Praxis ist es bekannt, dass in einem Abgassystem eines Kraftfahrzeugs mindestens eine Lambda-Sonde verbaut ist, um einen einer Sauerstoff-Konzentration im Abgas entsprechenden Messwert bzw. einen Lambda-Messwert zu ermitteln und um abhängig hiervon den Betrieb des Motors und/oder Abgassystems des Kraftfahrzeugs zu steuern bzw. zu regeln. Als Lambda-Sonden sind dabei in erster Linie binäre Lambda-Sonden sowie lineare Lambda-Sonden bekannt, wobei lineare Lambda-Sonden auch als amperometrische Lambda-Sonden oder Breitband-Lambda-Sonden bezeichnet werden.From practice it is known that in an exhaust system of a motor vehicle at least one lambda probe is installed to determine a oxygen concentration in the exhaust gas corresponding measured value or a lambda measured value and, depending thereon, the operation of the engine and / or Control exhaust system of the motor vehicle or to regulate. As lambda probes are primarily binary lambda probes and linear lambda probes known, with linear lambda probes are also referred to as amperometric lambda probes or broadband lambda probes.

Eine lineare Lambda-Sonde weist einen über eine Diffusionsbarriere mit Abgas gekoppelten Hohlraum, eine Pumpzelle mit einer hohlraumseitigen Elektrode und einer abgasseitigen Elektrode, eine Referenzzelle mit einer referenzluftseitigen Elektrode, und eine elektrische Heizeinrichtung aufweist, wobei im Messbetrieb zur Bestimmung eines Lambda-Werts ein Spannungswert an der Referenzzelle erfasst und mit einem Sollwert verglichen wird, und dann, wenn dieser Spannungswert vom Sollwert abweicht, ein Pumpstrom auf die Pumpzelle geschaltet wird, um so viele Sauerstoff-Ionen in den Hohlraum hinein oder aus demselben heraus zu pumpen, bis der Spannungswert an der Referenzzelle dem Sollwert entspricht.A linear lambda probe has a cavity coupled to exhaust gas via a diffusion barrier, a pump cell having a cavity-side electrode and an exhaust-gas-side electrode, a reference cell having a reference-air-side electrode, and an electrical heating device, a voltage value being used during measurement operation for determining a lambda value is detected at the reference cell and compared with a setpoint value, and when this voltage value deviates from the setpoint, a pumping current is switched to the pumping cell to pump as many oxygen ions into or out of the cavity until the voltage value reaches the reference cell corresponds to the setpoint.

Die Baugruppen eines Kraftfahrzeugs, insbesondere die Baugruppen des Abgassystems eines Kraftfahrzeugs, verändern insbesondere infolge von Alterung und/oder Verschleiß ihr Verhalten. So ist es zum Beispiel bekannt, dass zum Beispiel Katalysatoren des Abgassystems eines Kraftfahrzeugs infolge von Alterung eine verringerte Umsatzleistung aufweisen.The assemblies of a motor vehicle, in particular the assemblies of the exhaust system of a motor vehicle, change their behavior in particular as a result of aging and / or wear. For example, it is known that, for example, catalytic converters of the exhaust system of a motor vehicle have a reduced turnover due to aging.

Bislang sind nur indirekte Verfahren bekannt, mit Hilfe derer eine Diagnose an einer abgassystemseitigen Baugruppe durchgeführt werden kann, um z. B. die Alterung einer abgassystemseitigen Baugruppe des Kraftfahrzeugs zu ermitteln. Diese sind relativ ungenau und erlauben keine einfache und zuverlässige Ermittlung der Alterung abgassystemseitiger Baugruppen.So far, only indirect methods are known, with the aid of which a diagnosis can be carried out on a exhaust-gas-side module in order, for. B. to determine the aging of a exhaust gas side assembly of the motor vehicle. These are relatively inaccurate and do not allow a simple and reliable determination of the aging exhaust-gas-side assemblies.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben einer Lambda-Sonde eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs zu schaffen.The object of the invention is to provide a novel method for operating a lambda probe of an exhaust system of a motor vehicle.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben einer Lambda-Sonde eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method for operating a lambda probe of an exhaust system of a motor vehicle according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird in einem Diagnosebetrieb für eine definierte Zeitdauer zumindest kein Pumpstrom angelegt, wobei hierbei mindestens eine Diagnosespannung zwischen den Elektroden der Lambda-Sonde bestimmt wird, und wobei auf Basis der oder jeder Diagnosespannung eine Diagnose für mindestens einen Parameter und/oder mindestens eine Funktion des Abgassystems und/oder eines Motors des Kraftfahrzeugs erfolgt.According to the invention, at least no pump current is applied in a diagnostic operation for a defined period of time, in which case at least one diagnosis voltage between the electrodes of the lambda probe is determined, and based on the or each diagnosis voltage, a diagnosis for at least one parameter and / or at least one function of the Exhaust system and / or an engine of the motor vehicle takes place.

Die hier vorliegende Erfindung schlägt vor, eine lineare Lambda-Sonde, die auch als amperometrische Lambda-Sonde oder Breitband-Lambda-Sonde bezeichnet wird, nicht nur für eine normale Messfunktion zur Bestimmung eines Lambda-Werts zu nutzen, sondern dieselbe für eine Diagnosefunktion für abgasseitige Baugruppen des Kraftfahrzeugs zu verwenden. Hierzu wird erfindungsgemäß für eine definierte Zeitdauer zumindest kein Pumpstrom angelegt, wobei hierbei die oder jede ermittelte Diagnosespannung zwischen den Elektroden der Lambda-Sonde für die Diagnose mindestens eines Parameters und/oder mindestens einer Funktion des Abgassystems des Kraftfahrzeugs und/oder des Motors des Kraftfahrzeugs verwendet werden.The present invention proposes to use a linear lambda probe, which is also referred to as amperometric lambda probe or broadband lambda probe, not only for a normal measurement function for determining a lambda value, but the same for a diagnostic function for to use exhaust side assemblies of the motor vehicle. For this purpose, at least no pump current is applied according to the invention for a defined period of time, in which case the or each determined diagnosis voltage between the electrodes of the lambda probe is used for the diagnosis of at least one parameter and / or at least one function of the exhaust system of the motor vehicle and / or the motor of the motor vehicle become.

Erfindungsgemäß wird demnach eine lineare Lambda-Sonde zur Diagnose zweckentfremdet und einer weiteren Funktion zugeführt, sodass die Diagnose ohne Zusatzkosten und ohne weitere Hardwarebauteile erfolgen kann.According to the invention, therefore, a linear lambda probe is misused for diagnosis and supplied to a further function, so that the diagnosis can be made without additional costs and without further hardware components.

Vorzugweise werden oder bleiben im Diagnosebetrieb alle an die Lambda-Sonde angelegten Ströme und Spannungen deaktiviert, die das Ausbilden der oder jeder von einer Abgaszusammensetzung des Abgases abhängigen Diagnosespannung beinträchtigen. Hiermit ist eine besonders vorteilhafte Diagnose mindestens eines Parameters und/oder mindestens einer Funktion des Abgassystems des Kraftfahrzeugs und/oder des Motors des Kraftfahrzeugs möglich.Preferably, in the diagnostic mode, all currents and voltages applied to the lambda probe are disabled or disabled which interfere with the formation of the or each diagnostic voltage dependent on an exhaust gas composition of the exhaust gas. This makes possible a particularly advantageous diagnosis of at least one parameter and / or at least one function of the exhaust system of the motor vehicle and / or of the motor of the motor vehicle.

Nach einer Weiterbildung wird als erste Diagnosespannung eine Potentialdifferenz zwischen der abgasseitigen Elektrode und der hohlraumseitigen Elektrode ermittelt, als zweite Diagnosespannung wird eine Potentialdifferenz zwischen der hohlraumseitigen Elektrode und der referenzluftseitigen Elektrode ermittelt, und als dritte Diagnosespannung wird eine Potentialdifferenz zwischen der abgasseitigen Elektrode und der referenzluftseitigen Elektrode ermittelt, wobei mindestens eine der Diagnosespannungen in einen Diagnosewert umgerechnet wird, und wobei abhängig von diesem Diagnosewert eine Diagnose für eine in Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Lambda-Sonde positionierte Baugruppe des Kraftfahrzeugs erfolgt. Hiermit ist eine vorteilhafte Diagnose unter Zweckentfremdung einer linearen Lambda-Sonde bzw. einer amperometrischen Lambda-Sonde bzw. einer Breitband-Lambda-Sonde möglich.According to a development, a potential difference between the exhaust-side electrode and the cavity-side electrode is determined as the first diagnosis voltage, a potential difference between the cavity-side electrode and the reference-air-side electrode is determined as the second diagnosis voltage, and the third diagnosis voltage is a potential difference between the exhaust-side electrode and the reference-air-side electrode determined, wherein at least one of the diagnostic voltages is converted into a diagnostic value, and wherein depending on this diagnostic value, a diagnosis for a positioned in the flow direction of the exhaust gas upstream of the lambda probe assembly of the motor vehicle takes place. This is an advantageous diagnosis under misuse of a linear lambda probe or a amperometric lambda probe or a broadband lambda probe possible.

Vorzugsweise erfolgt eine Diagnose mindestens eines Parameters und/oder mindestens einer Funktion einer stromaufwärts der Lambda-Sonde positionierten Abgasnachbehandlungsbaugruppe des Abgassystems des Kraftfahrzeugs, insbesondere wird eine Light-Off-Temperatur eines stromaufwärts der Lambda-Sonde positionierten Katalysators bestimmt und mit einem Sollwert verglichen. Besonders vorteilhaft kann mit der Erfindung die sogenannte Light-Off-Temperatur eines Katalysators bestimmt werden, um hieraus Rückschlüsse auf den Alterungszustand des Katalysators zu gewinnen.Preferably, a diagnosis is made of at least one parameter and / or at least one function of an exhaust aftertreatment assembly of the exhaust system of the motor vehicle positioned upstream of the lambda sensor; in particular, a light-off temperature of a catalyst positioned upstream of the lambda sensor is determined and compared with a nominal value. With the invention, the so-called light-off temperature of a catalyst can be determined particularly advantageously in order to derive conclusions about the aging state of the catalyst.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:Preferred embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims and the description below. Embodiments of the invention will be described, without being limited thereto, with reference to the drawings. Showing:

1 eine stark schematisierte Darstellung eines ersten Abgassystems eines Kraftfahrzeugs; 1 a highly schematic representation of a first exhaust system of a motor vehicle;

2 eine stark schematisierte Darstellung eines zweiten Abgassystems eines Kraftfahrzeugs; 2 a highly schematic representation of a second exhaust system of a motor vehicle;

3 eine stark schematisierte Darstellung eines dritten Abgassystems eines Kraftfahrzeugs; 3 a highly schematic representation of a third exhaust system of a motor vehicle;

4 eine stark schematisierte Darstellung eines weiteren Abgassystems eines Kraftfahrzeugs; 4 a highly schematic representation of another exhaust system of a motor vehicle;

5 eine stark schematisierte Darstellung einer Lambda-Sonde der Abgassysteme der 1 bis 4. 5 a highly schematic representation of a lambda probe of the exhaust systems of 1 to 4 ,

Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Lambda-Sonde eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs.The present invention relates to a method for operating a lambda probe of an exhaust system of a motor vehicle.

1 bis 4 zeigen schematisiert unterschiedliche Darstellungen abgassystemseitiger Baugruppen eines Kraftfahrzeugs, wobei in 1 bis 4 einem Motor 10 des Kraftfahrzeugs jeweils mindestens ein Katalysator 11, 12 nachgeschaltet ist. In 1 bis 3 ist dem Motor 10 ein einziger Katalysator 11 nachgeschaltet, wohingegen in 4 dem Motor 10 zwei Abgaskatalysatoren 11 und 12 nachgeschaltet sind. Abgas, welches den jeweiligen Motor 10 verlässt, ist dem oder jedem Katalysator 11, 12 über einen Abgaskanal 13 zuführbar. 1 to 4 show schematically different representations of exhaust system side assemblies of a motor vehicle, wherein in 1 to 4 an engine 10 of the motor vehicle in each case at least one catalyst 11 . 12 is downstream. In 1 to 3 is the engine 10 a single catalyst 11 downstream, whereas in 4 the engine 10 two catalytic converters 11 and 12 are downstream. Exhaust, which the respective engine 10 leaves is to the or each catalyst 11 . 12 via an exhaust duct 13 fed.

In 1 umfasst das Abgassystem des Kraftfahrzeugs weiterhin eine Lambda-Sonde 14, die in 1 dem Katalysator 11 vorgelagert ist.In 1 the exhaust system of the motor vehicle further comprises a lambda probe 14 , in the 1 the catalyst 11 is upstream.

In 2 hingegen ist die Lambda-Sonde 14 dem Katalysator 11 nachgelagert.In 2 however, the lambda probe is 14 the catalyst 11 downstream.

Im Ausführungsbeispiel der 3 sind zwei Lambda-Sonden 14 vorhanden, nämlich eine erste Lambda-Sonde 14, die stromaufwärts des Katalysators 11 angeordnet ist, sowie eine zweite Lambda-Sonde 14, die in 3 stromabwärts des Katalysators 11 positioniert und an den Abgaskanal 13 gekoppelt ist.In the embodiment of 3 are two lambda probes 14 present, namely a first lambda probe 14 upstream of the catalyst 11 is arranged, and a second lambda probe 14 , in the 3 downstream of the catalyst 11 positioned and to the exhaust duct 13 is coupled.

Im Ausführungsbeispiel der 4 sind auch zwei Lambda-Sonden 14 vorhanden, wobei einer erste Lambda-Sonde 14 stromabwärts des Katalysators 11 und stromaufwärts des Katalysators 12 an den Abgaskanal 13 gekoppelt ist, wohingegen eine zweite Lambda-Sonde 14 stromabwärts des zweiten Katalysators 12 an den Abgaskanal 13 gekoppelt ist.In the embodiment of 4 are also two lambda probes 14 present, with a first lambda probe 14 downstream of the catalyst 11 and upstream of the catalyst 12 to the exhaust duct 13 coupled, whereas a second lambda probe 14 downstream of the second catalyst 12 to the exhaust duct 13 is coupled.

5 zeigt stark schematisiert den Aufbau einer Lambda-Sonde 14, nämlich einer linearen Lambda-Sonde, die auch als amperometrische Lambda-Sonde oder Breitband-Lambda-Sonde bezeichnet wird. 5 shows very schematic the structure of a lambda probe 14 Namely, a linear lambda probe, which is also referred to as amperometric lambda probe or broadband lambda probe.

Eine solche lineare Lambda-Sonde 14 verfügt über ein Gehäuse 15 vorzugsweise aus ZrO2, wobei das Gehäuse 15 einen über eine Diffusionsbarriere 16 mit Abgas bzw. mit dem Abgaskanal 13 gekoppelten Hohlraum 17 aufweist, wobei der Hohlraum 17 auch als Messkammer bezeichnet wird.Such a linear lambda probe 14 has a housing 15 preferably ZrO2, the housing 15 one via a diffusion barrier 16 with exhaust gas or with the exhaust duct 13 coupled cavity 17 having, wherein the cavity 17 Also referred to as a measuring chamber.

Eine lineare Lambda-Sonde verfügt weiterhin hinter der Diffusionsbarriere 16 über eine hohlraumseitige Elektrode 18 und eine abgaskanalseitige bzw. abgasseitige Elektrode 19, die zusammen eine sogenannte Pumpzelle der Lambda-Sonde 14 definieren.A linear lambda probe is still behind the diffusion barrier 16 via a cavity-side electrode 18 and an exhaust gas side or exhaust gas side electrode 19 , which together form a so-called pump cell of the lambda probe 14 define.

Zusätzlich zu dieser abgasseitigen Elektrode 19 und dieser hohlraumseitigen Elektrode 18 umfasst eine lineare Lambda-Sonde 14 mindestens eine weitere Elektrode, nämlich mindestens eine referenzluftseitige Elektrode 20, die im schematisierten Bild der 5 einer mit Referenzluft gefüllten Kammer 21 zugeordnet ist. Die referenzluftseitige Elektrode 20 definiert zusammen mit der hohlraumseitigen Elektrode 18 eine sogenannte Referenzzelle der linearen Lambda-Sonde, die auch als Nernst-Zelle bezeichnet wird.In addition to this exhaust side electrode 19 and this cavity side electrode 18 includes a linear lambda probe 14 at least one further electrode, namely at least one reference-air-side electrode 20 in the schematic picture of the 5 a chamber filled with reference air 21 assigned. The reference air side electrode 20 defined together with the cavity side electrode 18 a so-called reference cell of the linear lambda probe, which is also called a Nernst cell.

Zusätzlich zu den oben erwähnten Baugruppen umfasst die lineare Lambda-Sonde 14 der 5 weiterhin über eine Heizeinrichtung 22, mit Hilfe derer die Lambda-Sonde 14 auf einer definierten Betriebstemperatur gehalten werden kann.In addition to the above-mentioned assemblies, the linear lambda probe includes 14 of the 5 continue via a heater 22 with the help of which the lambda probe 14 can be maintained at a defined operating temperature.

Im regulären Messbetrieb einer solchen Lambda-Sonde wird zur Bestimmung eines Lambda-Werts ein Spannungswert an der Referenzzelle bzw. eine Potenzialdifferenz zwischen den die Referenzzelle definierenden Elektroden 18, 20 erfasst und mit einem Soll-Wert verglichen.In the regular measuring operation of such a lambda probe to determine a lambda value, a voltage value at the reference cell or a potential difference between the Reference cell defining electrodes 18 . 20 recorded and compared with a target value.

Dann wenn im regulären Messbetrieb dieser Spannungswert von dem Soll-Wert abweicht, wird auf die Pumpzelle, nämlich auf die die Pumpzelle definierenden Elektroden 18, 19 ein Pumpstrom geschaltet, um so viele Sauerstoff-Ionen in den Hohlraum 17 hinein oder aus dem Hohlraum 17 herauszupumpen, bis der Spannungswert an der Referenzzelle dem Soll-Wert entspricht. Hieraus kann im regulären Messbetrieb abhängig vom gemessenen Pumpstrom der Lambda-Wert bestimmt werden.Then, when this voltage value deviates from the desired value in the regular measuring operation, the pump cell, namely the electrodes defining the pump cell, is applied 18 . 19 a pumping current is switched to allow as many oxygen ions into the cavity 17 in or out of the cavity 17 pump out until the voltage value at the reference cell corresponds to the setpoint value. From this, the lambda value can be determined in the regular measuring operation as a function of the measured pumping current.

Erfindungsgemäß wird nun vorgeschlagen, in einem Diagnosebetrieb einer solchen Lambda-Sonde 14 zumindest keinen Pumpstrom an die Elektroden 18, 19 der Pumpzelle für eine definierte Zeitdauer anzulegen. So kann z. B. für eine definierte Zeitdauer der Messbetrieb der Lambda-Sonde 14 unterbrochen und in den Diagnosebetrieb gewechselt werden.According to the invention, it is now proposed in a diagnostic operation of such a lambda probe 14 at least no pumping current to the electrodes 18 . 19 the pump cell for a defined period of time to create. So z. B. for a defined period of time, the measuring operation of the lambda probe 14 be interrupted and changed to diagnostic mode.

Im Diagnosebetrieb wird mindestens eine Diagnosespannung zwischen den Elektroden 18, 19, 20 der Lambda-Sonde 14 bestimmt, wobei auf Basis der oder jeder Diagnosespannung eine Diagnose für mindestens einen Parameter und/oder mindestens eine Funktion des Abgassystems und/oder des Motors des Kraftfahrzeugs erfolgt.In diagnostic mode, at least one diagnostic voltage is applied between the electrodes 18 . 19 . 20 the lambda probe 14 determines, based on the or each diagnostic voltage diagnosis for at least one parameter and / or at least one function of the exhaust system and / or the engine of the motor vehicle.

Vorzugweise werden oder bleiben im Diagnosebetrieb alle an die Lambda-Sonde 14 angelegten Ströme und Spannungen deaktiviert, die das Ausbilden der oder jeder von einer Abgaszusammensetzung des Abgases abhängigen Diagnosespannung beinträchtigen oder verhindern.Preferably, all are or remain in the diagnostic mode to the lambda probe 14 disabled applied currents and voltages that interfere with or prevent the formation of the or each of an exhaust gas composition dependent on the exhaust gas diagnostic voltage.

In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Lambda-Sonde 14 werden vorzugsweise drei Diagnosespannungen ermittelt, nämlich als erste Diagnosespannung eine Potenzialdifferenz zwischen der abgasseitigen Elektrode 19 und der hohlraumseitigen Elektrode 18, als zweite Diagnosespannung eine Potenzialdifferenz zwischen der hohlraumseitigen Elektrode 18 und der referenzluftseitigen Elektrode 20, und als dritte Diagnosespannung eine Potenzialdifferenz zwischen der abgasseitigen Elektrode 19 und der referenzluftseitigen Elektrode 20. Dann, wenn weitere Elektroden an der Lambda-Sonde 14 verbaut sind, können weitere Diagnosespannungen ermittelt werden.In the in 5 shown embodiment of a lambda probe 14 Preferably, three diagnostic voltages are determined, namely as a first diagnostic voltage, a potential difference between the exhaust gas side electrode 19 and the cavity side electrode 18 , as a second diagnosis voltage, a potential difference between the cavity-side electrode 18 and the reference air side electrode 20 , and as a third diagnosis voltage, a potential difference between the exhaust-side electrode 19 and the reference air side electrode 20 , Then, if more electrodes on the lambda probe 14 are installed, further diagnostic voltages can be determined.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird auf Basis mindestens einer der Diagnosespannungen ein Diagnosewert bestimmt, der Rückschlüsse auf die Abgaszusammensetzung im Bereich der Lambda-Sonde 14 für zumindest eines Abgaskomponente des Abgases zulässt, wobei abhängig von dem Diagnosewert eine Diagnose für eine in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärts der Lambda-Sonde 14 positionierte Baugruppe des Kraftfahrzeugs erfolgt.According to an advantageous development of the invention, a diagnostic value is determined on the basis of at least one of the diagnostic voltages, the conclusions about the exhaust gas composition in the region of the lambda probe 14 for at least one exhaust gas component of the exhaust gas permits, depending on the diagnostic value, a diagnosis of an upstream of the lambda probe seen in the flow direction of the exhaust gas 14 positioned assembly of the motor vehicle takes place.

Im Ausführungsbeispiel der 1 kann eine Diagnose für den Motor 10 erfolgen.In the embodiment of 1 can make a diagnosis for the engine 10 respectively.

In 2 kann eine Diagnose für den Katalysator 11 erfolgen.In 2 can be a diagnosis for the catalyst 11 respectively.

Im Ausführungsbeispiel der 3 kann sowohl eine Diagnose für den Motor 10 als auch eine Diagnose für den Katalysator 11 durchgeführt werden.In the embodiment of 3 can be both a diagnosis for the engine 10 as well as a diagnosis for the catalyst 11 be performed.

Im Ausführungsbeispiel der 4 kann für beide Katalysatoren 11, 12 eine Diagnose durchgeführt werden, nämlich jeweils auf Basis des Diagnosewerts, der an der dem jeweiligen Katalysator 11 bzw. 12 nachgeordneten Lambda-Sonde 14 gewonnen wird.In the embodiment of 4 can for both catalysts 11 . 12 a diagnosis is carried out, in each case on the basis of the diagnosis value, that of the respective catalyst 11 respectively. 12 downstream lambda probe 14 is won.

Bei der Lambda-Sonde 14 der 5, an welcher drei Diagnosespannungen ermittelt werden können, wird ein Diagnosewert vorzugsweise abhängig von allen drei Diagnosespannungen bestimmt, vorzugsweise kennfeldabhängig oder kennlinienabhängig. Die Diagnosespannungen dienen als Eingangsgrößen für eine Kennlinie bzw. ein Kennfeld, wobei der Diagnosewert, auf Basis dessen die Diagnose der jeweiligen Baugruppe des Kraftfahrzeugs erfolgt, eine Ausgangsgröße der Kennlinie bzw. des Kennfelds ist.At the lambda probe 14 of the 5 , on which three diagnostic voltages can be determined, a diagnostic value is preferably determined depending on all three diagnostic voltages, preferably map-dependent or characteristic-dependent. The diagnostic voltages serve as input variables for a characteristic curve or a characteristic diagram, wherein the diagnostic value on the basis of which the diagnosis of the respective module of the motor vehicle takes place is an output variable of the characteristic curve or of the characteristic diagram.

Vorzugsweise wird die Erfindung genutzt, um eine Diagnose mindestens eines Parameters und/oder mindestens einer Funktion einer stromaufwärts der jeweiligen Lambda-Sonde 14 positionierten Abgasnachbehandlungsbaugruppe 11 bzw. 12 eines Abgassystems durchzuführen. Bei der Abgasnachbehandlungsbaugruppe, für welche die Diagnose durchgeführt werden soll, kann es sich zum Beispiel um einen Dieseloxidkatalysator oder einen NOx-Speicherkatalysator oder einen SCR-Katalysator oder einen Dreiwege-Katalysator oder einen Partikelfilter oder dergleichen handeln.Preferably, the invention is used to diagnose at least one parameter and / or at least one function of an upstream of the respective lambda probe 14 positioned exhaust aftertreatment assembly 11 respectively. 12 to perform an exhaust system. The exhaust aftertreatment assembly to be diagnosed may be, for example, a diesel oxide catalyst or a NOx trap catalyst or an SCR catalyst or a three-way catalyst or particulate filter or the like.

Weiterhin können auf Grundlage der oder jeder Diagnosespannungen Konzentrationen von Abgaskomponenten des Abgases bestimmt werden, so zum Beispiel eine H2-Konzentration oder eine HC-Konzentration, wobei die Abkürzung HC für flüchtige organische Substanzen wie Kohlenwasserstoffe im Abgas steht.Further, based on the or each diagnostic voltage, concentrations of exhaust gas exhaust gas components may be determined, such as an H2 concentration or an HC concentration, where the abbreviation HC stands for volatile organic substances such as hydrocarbons in the exhaust gas.

Weiterhin kann als Diagnosewert ein Light-Off-Point für einen Katalysator bestimmt werden, nämlich für einen Katalysator, der stromaufwärts der jeweiligen Lambda-Sonde 14 positioniert ist. Bei diesem Light-Off-Point kann es sich zum Beispiel um eine Light-Off-Temperatur für Kohlenwasserstoffe handeln. Aus einem solchen Light-Off-Point kann auf den Alterungszustand des jeweiligen Katalysators geschlossen werden.Furthermore, as a diagnostic value, a light-off point can be determined for a catalytic converter, namely for a catalytic converter which is upstream of the respective lambda probe 14 is positioned. For example, this light-off point may be a light-off temperature for hydrocarbons. From such a light-off point can be concluded that the aging state of the respective catalyst.

Zur Bestimmung der Light-Off-Temperatur für eine Abgaskomponente, wie z. B. der Light-Off-Temperatur für Kohlenwasserstoffe, wird vorzugsweise so vorgegangen, dass auf Basis mindestens einer Diagnosespannung Rückschlüsse über die Konzentration der jeweiligen Abgaskomponente des Abgases gewonnen werden, nämlich Rückschlüsse über eine zeitabhängige Änderung der Konzentration der jeweiligen Abgaskomponente. Hierzu müssen mit der Lambda-Sonde im Diagnosebetrieb mindestens zwei zeitlich aufeinanderfolgende Diagnosespannungen erfasst werden. Aus der zeitabhängigen Änderung der Konzentration der jeweiligen Abgaskomponente kann die Light-Off-Temperatur des stromaufwärts der Lambda-Sonde positionierten Katalysators für diese Abgaskomponente ermittelt werden. Die so ermittelte Light-Off-Temperatur kann mit einem Sollwert verglichen werden, um Rückschlüsse über die Alterung des Katalysators zu gewinnen.To determine the light-off temperature for an exhaust gas component, such. As the light-off temperature for hydrocarbons, is preferably proceeding so that conclusions about the concentration of the respective exhaust gas component of the exhaust gas are obtained based on at least one diagnostic voltage, namely conclusions about a time-dependent change in the concentration of the respective exhaust gas component. For this purpose, at least two chronologically consecutive diagnostic voltages must be recorded with the lambda probe in diagnostic mode. From the time-dependent change in the concentration of the respective exhaust gas component, the light-off temperature of the upstream of the lambda probe positioned catalyst for this exhaust gas component can be determined. The thus determined light-off temperature can be compared with a target value in order to gain information about the aging of the catalyst.

Vorzugweise wird vom regulären Messbetrieb in den Diagnosebetrieb für eine definierte Zeitspanne gewechselt, wobei während dieser Zeitspanne die oder jede Diagnosespannung ermittelt wird und nach Ablauf der Zeitspanne wiederum in den Messbetrieb gewechselt wird. Der Diagnosebetrieb kann alternativ auf während des Aufheizens des Abgassystems erfolgen, insbesondere dann, wenn die Temperatur der Lambda-Sonde 14 größer als ein Grenzwert ist, zum Beispiel dann, wenn die Temperatur der Lambda-Sonde 14 größer als 200°C ist. Im regulären Messbetrieb beträgt die Temperatur der Lambda-Sonde 14 in etwa 780°C.Preferably, it is changed from the regular measuring operation in the diagnostic mode for a defined period of time, during which time the or each diagnostic voltage is determined and in turn is changed after the time period in the measuring mode. The diagnostic operation may alternatively be performed during the heating of the exhaust system, in particular when the temperature of the lambda probe 14 greater than a limit, for example, when the temperature of the lambda probe 14 greater than 200 ° C. In regular measuring mode, the temperature of the lambda probe is 14 in about 780 ° C.

Claims (14)

Verfahren zum Betreiben einer Lambda-Sonde (14) eines Abgassystems eines Kraftfahrzeugs, wobei die Lambda-Sonde (14) einen über eine Diffusionsbarriere (16) mit Abgas gekoppelten Hohlraum (17), eine Pumpzelle mit einer hohlraumseitigen Elektrode (18) und einer abgasseitigen Elektrode (19), eine Referenzzelle mit einer referenzluftseitigen Elektrode (20), und eine elektrische Heizeinrichtung (22) aufweist, und wobei im Messbetrieb zur Bestimmung eines Lambda-Werts ein Spannungswert an der Referenzzelle erfasst und mit einem Sollwert verglichen wird, und dann, wenn dieser Spannungswert vom Sollwert abweicht, ein Pumpstrom auf die Pumpzelle geschaltet wird, um so viele Sauerstoff-Ionen in den Hohlraum (17) hinein oder aus demselben heraus zu pumpen, bis der Spannungswert an der Referenzzelle dem Sollwert entspricht, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Diagnosebetrieb für eine definierte Zeitdauer zumindest kein Pumpstrom angelegt wird, dass hierbei mindestens eine Diagnosespannung zwischen den Elektroden (18, 19, 20) der Lambda-Sonde (14) bestimmt wird, und dass auf Basis der oder jeder Diagnosespannung eine Diagnose für mindestens einen Parameter und/oder mindestens eine Funktion des Abgassystems und/oder eines Motors des Kraftfahrzeugs erfolgt.Method for operating a lambda probe ( 14 ) of an exhaust system of a motor vehicle, wherein the lambda probe ( 14 ) one via a diffusion barrier ( 16 ) with exhaust gas coupled cavity ( 17 ), a pump cell with a cavity-side electrode ( 18 ) and an exhaust gas side electrode ( 19 ), a reference cell with a reference air side electrode ( 20 ), and an electric heater ( 22 ), and wherein in measuring operation for determining a lambda value, a voltage value is detected at the reference cell and compared with a desired value, and then, when this voltage value deviates from the setpoint, a pumping current is switched to the pumping cell to so many oxygen ions into the cavity ( 17 ) into or out of the same until the voltage value at the reference cell corresponds to the desired value, characterized in that at least no pump current is applied in a diagnostic operation for a defined period of time, that in this case at least one diagnostic voltage between the electrodes ( 18 . 19 . 20 ) of the lambda probe ( 14 ), and that based on the or each diagnostic voltage, a diagnosis is made for at least one parameter and / or at least one function of the exhaust system and / or an engine of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als erste Diagnosespannung eine Potentialdifferenz zwischen der abgasseitigen Elektrode (19) und der hohlraumseitigen Elektrode (18) ermittelt wird, als zweite Diagnosespannung eine Potentialdifferenz zwischen der hohlraumseitigen Elektrode (18) und der referenzluftseitigen Elektrode (20) ermittelt wird, und als dritte Diagnosespannung eine Potentialdifferenz zwischen der abgasseitigen Elektrode (19) und der referenzluftseitigen Elektrode (20) ermittelt wird.Method according to Claim 1, characterized in that a potential difference between the exhaust gas-side electrode ( 19 ) and the cavity side electrode ( 18 ) is determined, as a second diagnostic voltage, a potential difference between the cavity-side electrode ( 18 ) and the reference air side electrode ( 20 ) is determined, and as a third diagnostic voltage, a potential difference between the exhaust gas side electrode ( 19 ) and the reference air side electrode ( 20 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf Basis mindestens einer Diagnosespannung Rückschlüsse über die Konzentration mindestens einer Abgaskomponente des Abgases gewonnen werden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that on the basis of at least one diagnostic voltage conclusions about the concentration of at least one exhaust gas component of the exhaust gas are obtained. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig hiervon eine Diagnose für eine in Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Lambda-Sonde (14) positionierte Baugruppe (10, 11, 12) des Kraftfahrzeugs erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that depending thereon a diagnosis for a flow direction of the exhaust gas upstream of the lambda probe ( 14 ) positioned assembly ( 10 . 11 . 12 ) of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einer Änderung der Konzentration der jeweiligen Abgaskomponente eine Light-Off-Diagnose für einen in Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Lambda-Sonde (14) positionierten Katalysator (11, 12) erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that depending on a change in the concentration of the respective exhaust gas component, a light-off diagnosis for one in the flow direction of the exhaust gas upstream of the lambda probe ( 14 ) positioned catalyst ( 11 . 12 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von der Änderung der Konzentration der jeweiligen Abgaskomponente eine Light-Off-Temperatur bestimmt und mit einem Sollwert verglichen wird.A method according to claim 5, characterized in that depending on the change in the concentration of the respective exhaust gas component, a light-off temperature is determined and compared with a desired value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die oder jede Diagnosespannung in einen Diagnosewert umgerechnet wird, und dass abhängig von diesem Diagnosewert eine Diagnose für eine in Strömungsrichtung des Abgases stromaufwärts der Lambda-Sonde (14) positionierte Baugruppe (10, 11, 12) des Kraftfahrzeugs erfolgt.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the or each diagnostic voltage is converted into a diagnostic value, and that depending on this diagnostic value, a diagnosis for a flow direction of the exhaust gas upstream of the lambda probe ( 14 ) positioned assembly ( 10 . 11 . 12 ) of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umrechnung der oder jeder Diagnosespannung in den Diagnosewert kennfeldabhängig oder kennlinienabhängig erfolgt.A method according to claim 7, characterized in that the conversion of the or each diagnostic voltage in the diagnostic value is map-dependent or characteristic-dependent. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosebetrieb nur dann aktiviert wird, wenn die Temperatur der Lambda-Sonde (14) größer als ein Grenzwert ist.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the Diagnostic mode is activated only when the temperature of the lambda probe ( 14 ) is greater than a threshold. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Diagnosebetrieb aus dem Messbetrieb heraus aktiviert wird, wobei hierzu zumindest das Anlegen des Pumpstroms an die Elektroden (18, 19) der Pumpzelle für die definierte Zeitdauer unterbrochen wird.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the diagnostic operation is activated out of the measuring operation, wherein for this purpose at least the application of the pumping current to the electrodes ( 18 . 19 ) of the pumping cell is interrupted for the defined period of time. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Diagnosebetrieb alle an die Lambda-Sonde (14) angelegten Ströme und Spannungen deaktiviert werden oder bleiben, die das Ausbilden der oder jeder von der Abgaszusammensetzung abhängigen Diagnosespannung beinträchtigen.Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that in the diagnostic mode all to the lambda probe ( 14 ) and currents that reduce the formation of the or each exhaust gas composition dependent diagnostic voltage. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose mindestens eines Parameters und/oder mindestens einer Funktion einer stromaufwärts der Lambda-Sonde (14) positionierten Abgasnachbehandlungsbaugruppe (11, 12) des Abgassystems des Kraftfahrzeugs erfolgt.Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that a diagnosis of at least one parameter and / or at least one function of an upstream of the lambda probe ( 14 ) positioned exhaust aftertreatment assembly ( 11 . 12 ) of the exhaust system of the motor vehicle. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Diagnose mindestens eines Parameters und/oder mindestens einer Funktion eines stromaufwärts der Lambda-Sonde (14) positionierten Dieseloxidkatalysators oder NOx-Speicherkatalysators oder Dreiwegekatalysators oder SCR-Katalysators oder Partikelfilters erfolgt.A method according to claim 12, characterized in that a diagnosis of at least one parameter and / or at least one function of an upstream of the lambda probe ( 14 ) positioned diesel oxide catalyst or NOx storage catalyst or three-way catalyst or SCR catalyst or particulate filter takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Lambda-Sonde (14) eine amperometrische Lambda-Sonde oder eine lineare Lambda-Sonde oder eine Breitband-Lambda-Sonde verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that as lambda probe ( 14 ) an amperometric lambda probe or a linear lambda probe or a broadband lambda probe is used.
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