DE102015215521B4

DE102015215521B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors

Info

Publication number: DE102015215521B4
Application number: DE102015215521.8A
Authority: DE
Inventors: Young Ho JUN
Original assignee: Hyundai Kefico Corp
Current assignee: Hyundai Kefico Corp
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2015-08-14
Publication date: 2023-07-06
Anticipated expiration: 2035-08-15
Also published as: US9470653B2; KR101601756B1; US20160091459A1; DE102015215521A1

Abstract

Verfahren zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors (100), der die Sauerstoffkonzentration im Abgas eines Fahrzeugs detektiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:Messen durch einen Controller (300) einer durch einen Spannungsteiler (200) einem Sauerstoffsensor (100) zugeführten Spannung;Messen durch den Controller (300) einer Spannung einer Bezugszelle (120) des Sauerstoffsensors (100);Bestimmen durch den Controller (300), ob die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle (120) jeweils in die Bezugsbereiche von vorgegebenen Bezugswerten fallen; undBestimmen durch den Controller (300), dass eine Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist, wenn die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung oder die Spannung der Bezugszelle (120) von ihrem Bezugsbereich abweicht,wobei das Verfahren ferner vor dem Bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist, das Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors (100), bevor und nachdem ein Pumpstrom, der der Bezugszelle (120) durch eine Pumpzelle (140) des Sauerstoffsensors (100) zugeführt wird, blockiert wird bzw. worden ist, durch den Controller (300) umfasst.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren der Trennung eines Sauerstoffsensors und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors, die imstande sind, eine Spannung und einen inneren Widerstand des Sauerstoffsensors zu messen und basierend auf den gemessenen Werten zu bestimmen, ob eine Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist.
Kürzlich sind aufgrund der Beschleunigung der Umweltverschmutzung die Einschränkungen an das Abgas, das einen großen Einfluss auf die Luftverschmutzung hat, in der Automobilindustrie verstärkt worden.
Jedes Land zwingt die Automobilhersteller durch verschiedene Regulierungen, das Abgas zu verringern.
Bisher ist ein Verfahren entwickelt und umfassend verwendet worden, um das Abgas eines Fahrzeugs zu verringern. Gemäß dem Verfahren wird ein Katalysator an einem Auspuffrohr angebracht, um die in dem Abgas enthaltenen schädlichen Gase zu filtern, oder es wird die Konzentration des im Abgas enthaltenen Sauerstoffs durch einen Sauerstoffsensor gemessen, um den Kraftstoff bei einem optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu verbrennen.
Das heißt, basierend auf der Sauerstoffkonzentration des Abgases, die durch den Sauerstoffsensor abgetastet wird, wird die Luftmenge, die erforderlich ist, um den Kraftstoff zu verbrennen, rückgekoppelt, um eine Kraftstoffeinspritzmenge beim optimalen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, bei dem die kleinste Menge schädlichen Gases ausgestoßen wird, einzustellen.
Die in Beziehung stehende Technik der vorliegenden Erfindung ist in der KR 2012-0124691 A , veröffentlicht am 14. November 2012 mit dem Titel „Method for diagnosing oxygen sensor of vehicle“, offenbart.
Wenn der Sauerstoffsensor ausfällt, kann der Sauerstoffsensor die Sauerstoffkonzentration des Abgases nicht genau messen. Folglich wird einer Technik zum Diagnostizieren einer Störung eines Sauerstoffsensors viel Beachtung geschenkt.
Das heißt, wenn in dem Sauerstoffsensor eine Trennung oder ein kurzes Versagen auftritt, so dass der Sauerstoffsensor keinen normalen Betrieb ausführt, kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht gesteuert werden, weil der Sauerstoffsensor nicht bestimmen kann, ob das aktuelle Luft-Kraftstoff-Verhältnis höher oder niedriger als ein theoretisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis ist.
Weil außerdem die Menge des in dem Abgas enthaltenen schädlichen Gases in einem Zustand zunehmen kann, in dem das Luft-Kraftstoff-Verhältnis nicht gesteuert werden kann, gibt es einen zunehmenden Bedarf an einer Technik, die genau bestimmen kann, ob ein Sauerstoffsensor normal betrieben wird.
Gemäß einem neuesten Trend sind das Überwachen der Abschnitte, die mit dem Abgas eines Fahrzeugs in Beziehung stehen, und das Diagnostizieren einer Störung durch eine OBD (Borddiagnose) obligatorisch geworden.
Aus der US 5,212,947 A ist eine Vorrichtung zum Erfassen einer Funktionsstörung eines Sensors zum Bestimmen eines Luft-Treibstoff-Mischverhältnisses eines Verbrennungsmotors bekannt. Der Sensor ist in einer Abgasleitung des Motors stromabwärts von einem Katalysator vorgesehen. Mit einer vorbestimmten Wiederholfrequenz wird ein Luft-Treibstoff-Verhältnis einer dem Motor zugeführten Mischung mit einer vorbestimmten Amplitude variiert. Die resultierende Sensorausgabe wird analysiert, um festzustellen, ob der Sensor ordnungsgemäß funktioniert.
Aus der US 2008 / 0 060 941 A1 ist ein an einer Auspuffleitung vorgesehener Gassensor bekannt. Es ist ein Diagnoseschaltkreis vorgesehen, der einen Fehler, wie einen Kurzschluss, in einer Verbindung zwischen einem Sensorelement und einer Sensorsteuerung feststellt.
Die JP 2003 - 97 342 A beschreibt ein Diagnosesystem für einen Luft-Treibstoff-Verhältnis-Sensor, wobei ein Spannungssignal, welches zu einem durch eine Sauerstoff-Pumpzelle fließenden Strom proportional ist, zur Fehlererkennung verwendet wird.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren bzw. eine verbesserte Vorrichtung zum Diagnostizieren einer Trennung eines eine Sauerstoffkonzentration im Abgas eines Fahrzeugs detektierenden Sauerstoffsensors bereitzustellen
KURZE ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch den Gegenstand von Anspruch 1 und bezüglich der Vorrichtung durch den Gegenstand von Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors gerichtet, die imstande sind, eine Spannung und einen inneren Widerstand eines Sauerstoffsensors zu messen und basierend auf den gemessenen Werten zu bestimmen, ob eine Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist.
In einer Ausführungsform kann ein Verfahren zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors enthalten: Messen durch einen Controller einer durch einen Spannungsteiler einem Sauerstoffsensor zugeführten Spannung; Messen einer Spannung einer Bezugszelle des Sauerstoffsensors; Bestimmen, ob die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle jeweils in die Bezugsbereiche von vorgegebenen Bezugswerten fallen; und Bestimmen, dass eine Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist, wenn die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung oder die Spannung der Bezugszelle von ihrem Bezugsbereich abweicht.
Das Verfahren kann ferner das Bestimmen enthalten, ob der Sauerstoffsensor aktiviert ist und eine Kraftmaschine normal betrieben wird, bevor die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung gemessen wird. Wenn der Sauerstoffsensor aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, kann der Controller die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung messen.
Beim Bestimmen, ob der Sauerstoffsensor aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, kann der Controller bestimmen, dass der Sauerstoffsensor aktiviert ist, wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors gleich einer oder größer als eine erste Bezugstemperatur ist und die Temperatur eines Auspuffrohrs gleich einer oder größer als eine zweite Bezugstemperatur ist, und bestimmen, dass eine Kraftmaschine normal betrieben wird, wenn eine Batteriespannung gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsspannung ist, eine Kraftmaschinendrehzahl gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsdrehzahl ist und die Kraftstoffeinspritzung einer Einspritzdüse normal ausgeführt wird.
Das Verfahren kann ferner vor dem Bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist, das Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors, bevor und nachdem ein Pumpstrom, der der Bezugszelle durch eine Pumpzelle des Sauerstoffsensors zugeführt wird, blockiert wird bzw. worden ist, enthalten. Wenn ein Unterschied zwischen den inneren Widerständen, bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, von einem vorgegebenen Fehlerbereich abweicht, kann der Controller bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist.
Das Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors, bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, kann enthalten: Festlegen durch den Controller einer Heizleistung des Sauerstoffsensors; Messen des inneren Widerstands des Sauerstoffsensors, bevor der Pumpstrom blockiert wird; Messen des inneren Widerstands des Sauerstoffsensors, nachdem der Pumpstrom blockiert worden ist; und Vergleichen der gemessenen inneren Widerstände des Sauerstoffsensors.
In einer weiteren Ausführungsform kann eine Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors enthalten: einen Sauerstoffsensor, der eine Bezugszelle, eine Pumpzelle und eine Messzelle enthält; einen Spannungsteiler, der konfiguriert ist, um durch Spannungsteilung dem Sauerstoffsensor eine Spannung zuzuführen; und einen Controller, der konfiguriert ist, um eine Trennung des Sauerstoffsensors durch ein Impulssignal zu diagnostizieren. Der Controller kann die dem Sauerstoffsensor durch den Spannungsteiler zugeführte Spannung messen, eine Spannung der Bezugszelle des Sauerstoffsensors abtasten und Bestimmen, dass eine Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist, wenn die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle jeweils von den Bezugsbereichen von den vorgegebenen Bezugswerten abweichen.
Der Controller kann die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung messen, wenn der Sauerstoffsensor aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, und kann eine Eingangseinheit enthalten, die konfiguriert ist, um verschiedene Signale zum Bestimmen zu empfangen, ob der Sauerstoffsensor aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird.
Der Controller kann bestimmen, dass der Sauerstoffsensor aktiviert ist, wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors gleich einer oder größer als eine erste Bezugstemperatur ist und die Temperatur eines Auspuffrohrs gleich einer oder größer als eine zweite Bezugstemperatur ist, und bestimmen, dass die Kraftmaschine normal betrieben wird, wenn eine Batteriespannung gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsspannung ist, eine Kraftmaschinendrehzahl gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsdrehzahl ist und die Kraftstoffeinspritzung einer Einspritzdüse normal ausgeführt wird.
Der Controller kann die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors, bevor und nachdem ein Pumpstrom, der der Bezugszelle durch die Pumpzelle des Sauerstoffsensors zugeführt wird, blockiert wird bzw. worden ist, vergleichen und bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors unterbrochen ist, wenn ein Unterschied zwischen den inneren Widerständen, bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, von einem vorgegebenen Fehlerbereich abweicht.
Der Controller kann eine Heizleistung des Sauerstoffsensors festlegen und den inneren Widerstand des Sauerstoffsensors messen, bevor der Pumpstrom blockiert wird.
Figurenliste

1 ist ein funktionaler Blockschaltplan einer Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Stromlaufplan, der eine Konfiguration zum Anlegen eines Impulssignals an einen Sauerstoffsensor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist ein Ablaufplan zum Beschreiben eines Verfahrens zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden bezüglich der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei angegeben, dass die Zeichnungen lediglich zum Nutzen und der Klarheit der Beschreibung nicht genau maßstabsgerecht sind und in der Dicke der Linien oder der Größen der Komponenten übertrieben sein können. Außerdem sind die Begriffe, wie sie hier verwendet werden, unter Berücksichtigung der Funktionen der Erfindung definiert, wobei sie gemäß den Gewohnheiten oder der Absicht der Anwender oder Bedienungspersonen geändert werden können. Deswegen sollte die Definition der Begriffe gemäß den gesamten Offenbarungen, die hier dargelegt sind, gemacht werden.
1 ist ein funktionaler Blockschaltplan einer Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Stromlaufplan, der eine Konfiguration zum Anlegen eines Impulssignals an einen Sauerstoffsensor gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
In den 1 und 2 kann die Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors einen Sauerstoffsensor 100, einen Spannungsteiler 200 und einen Controller 300 enthalten.
Der Sauerstoffsensor 100 kann dazu dienen, die Konzentration des im Abgas eines Fahrzeugs enthaltenen Sauerstoffs abzutasten, und kann eine Bezugszelle 120, eine Pumpzelle 140 und eine Messzelle 160 enthalten. Die Bezugszelle 120 kann einen Raum enthalten, in den der Sauerstoff basierend auf den Sauerstoffkonzentrationen des Abgases und des atmosphärischen Gases migrieren kann, die Pumpzelle 140 kann einen Pumpstrom zuführen, der für einen Normalbetrieb der Bezugszelle 120 erforderlich ist, und die Messzelle 160 kann die Konzentration des im Abgas enthaltenen Sauerstoffs basierend auf dem Betrieb der Bezugszelle 120 messen.
Das heißt, der Sauerstoffsensor 100 kann eine elektromotorische Kraft gemäß einem Unterschied der Sauerstoffkonzentration zwischen dem Abgas und dem atmosphärischen Gas erzeugen und die Sauerstoffkonzentration basierend auf der erzeugten elektromotorischen Kraft schätzen.
Weil die Technik zum Abtasten der Konzentration des im Abgas enthaltenen Sauerstoffs durch den Sauerstoffsensor 100 öffentlich bekannt ist, sind deren ausführliche Beschreibungen hier weggelassen.
Der Spannungsteiler 200 kann zwischen dem Sauerstoffsensor 100 und dem Controller 300 positioniert sein und durch Spannungsteilung dem Sauerstoffsensor 100 eine Spannung zuführen.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Trennung des Sauerstoffsensors 100 durch ein Impulssignal basierend auf der Steuerung des Controllers 300 diagnostizieren. Zu diesem Zeitpunkt kann die Vorrichtung die Trennung des Sauerstoffsensors 100 durch das Messen der dem Sauerstoffsensor 100 durch den Spannungsteiler 200 zugeführten Spannung diagnostizieren, wenn ein Impulssignal im hohen oder tiefen Zustand an den Sauerstoffsensor 100 angelegt ist.
Spezifisch kann der Spannungsteiler 200 mit einer in 2 veranschaulichten Schaltung implementiert sein. Folglich kann die Vorrichtung gemäß der Ausführungsform die dem Sauerstoffsensor 100 durch den Spannungsteiler 200 zugeführte Spannung messen, wenn das Impulssignal ausgeschaltet ist.
Das heißt, basierend auf dem in 2 veranschaulichten Spannungsteiler 200 kann die Spannung, die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführt wird, wenn das Impulssignal ausgeschaltet ist, gemäß einem Widerstandsverhältnis R1 und R2 des Spannungsteilers 200 bestimmt werden. Deshalb müssen, wenn der Sauerstoffsensor 100 nicht getrennt ist, die dem Widerstand R2 zugeführte Spannung und die dem Sauerstoffsensor zugeführte Spannung den gleichen Wert aufweisen.
Weil jedoch der Spannungsteiler 200 nicht auf die in 2 veranschaulichte Konfiguration eingeschränkt ist, kann der Spannungsteiler 200 verschiedene Schaltungen enthalten, die für eine spezifische Spannung durch Spannungsteilung dem Sauerstoffsensor 100 eine Spannung zuführen können.
Der Controller 300 kann die Trennung des Sauerstoffsensors 100 durch ein Impulssignal diagnostizieren. Wie oben beschrieben worden ist, kann der Controller 300 die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung durch den Spannungsteiler 200 messen, wenn das Impulssignal ausgeschaltet ist, und die Spannung der Bezugszelle 120 des Sauerstoffsensors 100 abtasten und dadurch bestimmen, ob eine Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist.
Spezifisch kann der Controller 300 bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist, wenn die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle 120 von jeweils vorgegebenen Bezugswerten abweichen.
Das heißt, wenn die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 normal angeschlossen ist, muss die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung gleich der dem Widerstand R2 des Spannungsteilers 200 basierend auf der Vcc von 5 V zugeführten Spannung sein. Folglich kann der Controller 300 bestimmen, ob die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung in einen Bezugsbereich von einem ersten Bezugswert fällt.
Zu diesem Zeitpunkt kann der erste Bezugswert eine Spannung angeben, die dem Widerstand R2 gemäß dem Verhältnis der Widerstände R1 und R2 basierend auf der Vcc zugeführt wird, wobei der Bezugsbereich auf einen Bereich gesetzt sein kann, der einen Fehler enthält.
Wie oben beschrieben worden ist, muss die Spannung der Bezugszelle 120 aufgrund eines von der Pumpzelle 140 zugeführten Pumpstroms konstant gehalten werden. Wenn jedoch die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist, kann der Pumpstrom der Pumpzelle 140 der Bezugszelle 120 nicht normal zugeführt werden. Folglich kann der Controller 300 bestimmen, ob die Spannung der Bezugszelle 120 in einen Bezugsbereich von einem zweiten Bezugswert fällt, der eine auf dem Pumpstrom basierende Zielspannung ist.
Zu diesem Zeitpunkt kann der zweite Bezugswert eine Spannung angeben, die für einen Normalbetrieb der Bezugszelle 120 erforderlich ist (typischerweise 450 mV), wobei der Bezugsbereich auf einen Bereich gesetzt sein kann, der einen Fehler enthält.
In dem obigen Beispiel ist beschrieben worden, dass die Bezugsbereiche für den ersten und den zweiten Bezugswert zueinander gleich sind. Die vorliegende Ausführungsform ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, sondern die Bezugsbereiche können auf verschiedene Bezugsbereiche gesetzt sein.
Der Controller 300 kann basierend auf der durch den Spannungsteiler 200 dem Sauerstoffsensor 100 zugeführten Spannung und der Spannung der Bezugszelle 120 des Sauerstoffsensors 100 bestimmen, ob die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen war.
Wenn insbesondere der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist und eine Kraftmaschine normal betrieben wird, kann der Controller 300 die oben beschriebenen Spannungen messen, um zu bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 getrennt war.
Das heißt, wenn der Sauerstoffsensor 100 nicht aktiviert ist oder die Kraftmaschine nicht normal betrieben wird, kann der Controller 300 bestimmen, dass die Spannungen von dem Bezugsbereich abweichen, selbst wenn der Sauerstoffsensor 100 nicht getrennt war.
Deshalb kann der Controller 300 nur dann bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 getrennt ist, wenn der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird. Wenn spezifisch die Temperatur des Sauerstoffsensors 100 gleich einer oder größer als eine erste Bezugstemperatur ist und die Temperatur eines Auspuffrohrs gleich einer oder größer als eine zweite Bezugstemperatur ist, kann der Controller 300 bestimmen, dass der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist.
Das heißt, ein in dem Sauerstoffsensor 100 eingelagertes Material, wie z. B. Titandioxid, muss ausreichend erwärmt sein, um ein empfindliches elektrisches Signal gemäß der Sauerstoffkonzentration zu erzeugen. Folglich kann der Controller 300 bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 über die erste Bezugstemperatur erwärmt ist, bei der der Sauerstoffsensor 100 die Sauerstoffkonzentration normal abtasten kann.
Weil ein Lambda-Wert (λ) des Sauerstoffsensors 100 nur konstant gehalten werden kann, wenn das Auspuffrohr ausreichend erwärmt ist, kann der Controller 300 bestimmen, ob die Temperatur des Auspuffrohrs gleich der oder größer als die zweite Bezugstemperatur ist, bei der der Lambda-Wert konstant gehalten werden kann.
Wenn außerdem eine Batteriespannung gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsspannung ist, eine Kraftmaschinendrehzahl gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsdrehzahl ist und die Kraftstoffeinspritzung einer Einspritzdüse normal ausgeführt wird, kann der Controller 300 bestimmen, dass die Kraftmaschine normal betrieben wird.
Das heißt, wenn keine normale Batteriespannung zugeführt wird, die Kraftmaschine nicht normal gestartet wurde oder die Kraftstoffeinspritzung der Einspritzdüse nicht normal ausgeführt wird, kann der Sauerstoffsensor 100 einen unzuverlässigen Abtastwert ausgeben, weil die Kraftmaschine nicht normal betrieben wird.
Deshalb kann der Controller 300 durch die oben beschriebene Bedingung bestimmen, ob die Kraftmaschine normal betrieben wird.
In der vorliegenden Ausführungsform kann der Controller 300 nur unter der Bedingung, dass bestimmt werden kann, dass der Sauerstoffsensor 100 normal betrieben wird, die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle 120 messen und dadurch genauer bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 getrennt ist.
Deshalb kann die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform ferner eine Eingangseinheit 400 enthalten, die konfiguriert ist, um verschiedene Signale zum Bestimmen zu empfangen, ob der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird.
Spezifisch kann die Eingangseinheit 400 eine Temperaturmesseinheit, eine Spannungsmesseinheit, einen Codierer und einen Zustandssensor, die nicht veranschaulicht sind, enthalten. Die Temperaturmesseinheit kann die Temperaturen des Sauerstoffsensors 100 und des Abgasrohrs messen, die Spannungsmesseinheit kann eine Batteriespannung messen, der Codierer kann eine Kraftmaschinendrehzahl abtasten und der Zustandssensor kann einen Kraftstoffeinspritzzustand der Einspritzdüse abtasten.
Außerdem kann in der vorliegenden Ausführungsform der Controller 300 die Trennung des Sauerstoffsensors 100 basierend auf der dem Sauerstoffsensor 100 zugeführten Spannung und der Spannung der Bezugszelle 120 diagnostizieren und zusätzlich die Trennung des Sauerstoffsensors 100 basierend auf der Änderung des inneren Widerstands des Sauerstoffsensors 100 diagnostizieren.
Spezifisch kann der Controller 300 die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100, bevor und nachdem der Pumpstrom, der durch die Pumpzelle 140 des Sauerstoffsensors 100 der Bezugszelle 120 zugeführt wird, blockiert wird bzw. worden ist, vergleichen und dadurch bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 getrennt ist.
Das heißt, der Controller 300 kann den inneren Widerstand des Sauerstoffsensors 100 messen, bevor der Pumpstrom blockiert wird, den inneren Widerstand des Sauerstoffsensors 100 messen, nachdem der Pumpstrom blockiert worden ist, und die gemessenen inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100 vergleichen.
Insbesondere kann der Controller 300 vor dem Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100, bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, vorzugsweise eine Heizleistung des Sauerstoffsensors 100 festlegen und die inneren Widerstände messen.
Das heißt, wenn die Heizleistung des Sauerstoffsensors 100 geändert wird, kann die Empfindlichkeit des inneren Widerstands, der auf die Sauerstoffkonzentration reagiert, verschieden sein. Dann kann der Sauerstoffsensor 100 verschiedene Ausgaben erzeugen, selbst wenn die gleichen Eingaben zugeführt werden. Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform der Controller 300 die inneren Widerstände in einem Zustand messen und vergleichen, in dem die Heizleistung auf demselben Wert gehalten wird.
Weil die Heizleistung auf demselben Wert gehalten wird, muss der innere Widerstand des Sauerstoffsensors 100 konstant gehalten werden, ungeachtet dessen, ob der Pumpstrom zugeführt wird. Wenn jedoch die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist, kann der innere Widerstand des Sauerstoffsensors 100 auf einem anderen Wert gemessen werden.
Deshalb kann der Controller 300 in der vorliegenden Ausführungsform die Heizleistung des Sauerstoffsensors 100 festlegen und dann die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100, bevor und nachdem der der Bezugszelle 120 zugeführte Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, vergleichen. Folglich kann der Controller 300 zusätzlich verifizieren, ob der Sauerstoffsensor 100 getrennt ist.
Das heißt, der Controller 300 kann in erster Linie die Trennung des Sauerstoffsensors 100 basierend auf der dem Sauerstoffsensor 100 zugeführten Spannung und der Spannung der Bezugszelle 120 diagnostizieren und zweitrangig die Trennung des Sauerstoffsensors 100 durch das Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100 diagnostizieren.
3 ist ein Ablaufplan zum Beschreiben eines Verfahrens zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In 3 wird das Verfahren zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zuerst kann der Controller 300 im Schritt S10 bestimmen, ob eine Überwachungsbedingung zum Diagnostizieren der Trennung des Sauerstoffsensors 100 erfüllt ist.
Wenn der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, kann der Controller 300 spezifisch bestimmen, dass die Überwachungsbedingung zum Diagnostizieren der Trennung erfüllt ist.
Das heißt, wenn der Sauerstoffsensor 100 nicht aktiviert ist oder die Kraftmaschine nicht normal betrieben wird, kann der Controller 300 bestimmen, dass der Sauerstoffsensor 100 getrennt ist, selbst wenn der Sauerstoffsensor 100 nicht getrennt ist.
Deshalb kann der Controller 300 nur dann, wenn der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 getrennt ist. Wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors 100 gleich der oder größer als die erste Bezugstemperatur ist und die Temperatur des Auspuffrohrs gleich der oder größer als die zweite Bezugstemperatur ist, kann der Controller 300 spezifisch bestimmen, dass der Sauerstoffsensor 100 aktiviert ist.
Das heißt, ein in dem Sauerstoffsensor 100 eingelagertes Material, wie z. B. Titandioxid, muss ausreichend erwärmt sein, um ein empfindliches elektrisches Signal gemäß der Sauerstoffkonzentration zu erzeugen. Folglich kann der Controller 300 bestimmen, ob der Sauerstoffsensor 100 über die erste Bezugstemperatur erwärmt ist, bei der der Sauerstoffsensor 100 die Sauerstoffkonzentration normal abtasten kann.
Weil ein Lambda-Wert (λ) des Sauerstoffsensors 100 nur konstant gehalten werden kann, wenn das Auspuffrohr ausreichend erwärmt ist, kann der Controller 300 bestimmen, ob die Temperatur des Auspuffrohrs gleich der oder größer als die zweite Bezugstemperatur ist, bei der der Lambda-Wert konstant gehalten werden kann.
Wenn außerdem eine Batteriespannung gleich der oder größer als die vorgegebene Bezugsspannung ist, eine Kraftmaschinendrehzahl gleich der oder größer als die vorgegebene Bezugsdrehzahl ist und die Kraftstoffeinspritzung der Kraftstoffeinspritzdüse normal ausgeführt wird, kann der Controller 300 bestimmen, dass die Kraftmaschine normal betrieben wird.
Das heißt, wenn keine normale Batteriespannung zugeführt wird, die Kraftmaschine nicht normal gestartet wurde oder die Kraftstoffeinspritzung der Einspritzdüse nicht normal ausgeführt wird, kann der Sauerstoffsensor 100 instabil betrieben werden und einen unzuverlässigen Abtastwert ausgeben.
Dann kann der Controller 300 im Schritt S20 die durch den Spannungsteiler 200 dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung messen und im Schritt S30 die Spannung der Bezugszelle 120 des Sauerstoffsensors 100 messen.
Der Controller 300 kann im Schritt S40 bestimmen, ob die in den oben beschriebenen Schritten S20 und S30 gemessenen Spannungen in den Bezugsbereich von den jeweiligen Bezugswerten fallen.
Das heißt, wenn die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 normal angeschlossen ist, muss die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung gleich der dem Widerstand R2 des Spannungsteilers 200 zugeführten Spannung sein. Folglich kann der Controller 300 bestimmen, ob die dem Sauerstoffsensor 100 zugeführte Spannung in den Bezugsbereich von dem ersten Bezugswert fällt, der gemäß dem Verhältnis der Widerstände R1 und R2 dem Widerstand R2 zugeführt wird.
Außerdem muss die Spannung der Bezugszelle 120 aufgrund eines von der Pumpzelle 140 zugeführten Pumpstroms konstant gehalten werden. Wenn jedoch die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist, kann der Pumpstrom der Pumpzelle 140 der Bezugszelle 120 nicht normal zugeführt werden. Folglich kann der Controller 300 bestimmen, ob die Spannung der Bezugszelle 120 in den Bezugsbereich von dem zweiten Bezugswert fällt, der einer Zielspannung der Bezugszelle 120 entspricht, auf der der Pumpstrom gehalten werden soll.
Wenn im Schritt S40 bestimmt wird, dass irgendeine von der dem Sauerstoffsensor 100 zugeführten Spannung und der Spannung der Bezugszelle 120 von dem Bezugsbereich von jedem der Bezugswerte abweicht, kann der Controller 300 bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist.
Außerdem kann in der vorliegenden Ausführungsform der Controller 300 die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100, bevor und nachdem der durch die Pumpzelle 140 der Bezugszelle 120 zugeführte Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, vergleichen und dadurch die Genauigkeit des Betriebs zum Diagnostizieren der Trennung des Sauerstoffsensors 100 verbessern.
Spezifisch kann der Controller 300 im Schritt S50 die Heizleistung des Sauerstoffsensors 100 festlegen, im Schritt S60 den inneren Widerstand des Sauerstoffsensors 100 messen, im Schritt S70 den Pumpstrom des Sauerstoffsensors 100 blockieren und im Schritt S80 abermals den inneren Bezug des Sauerstoffsensors 100 messen.
Das heißt, wenn die Heizleistung des Sauerstoffsensors 100 geändert wird, kann die Empfindlichkeit des inneren Widerstands, der auf die Sauerstoffkonzentration reagiert, abweichen. In diesem Fall kann der Sauerstoffsensor 100 unterschiedliche Ausgaben erzeugen, selbst wenn die gleichen Eingaben zugeführt werden. Folglich kann in der vorliegenden Ausführungsform der Controller 300 die inneren Widerstände in einem Zustand messen und vergleichen, in dem die Heizleistung auf demselben Wert gehalten wird.
Weil die Heizleistung auf demselben Wert gehalten wird, müssen die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100 ungeachtet dessen, ob der Pumpstrom zugeführt wird, konstant gehalten werden. Wenn jedoch die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist, können die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors 100 auf verschiedenen Werten gemessen werden.
Deshalb kann der Controller 300 im Schritt S90 bestimmen, ob ein Unterschied zwischen den inneren Widerständen des Sauerstoffsensors 100, die im Schritt S60 und 80 gemessen werden, in den Fehlerbereich fällt. Wenn der Unterschied von dem Fehlerbereich abweicht, kann der Controller 300 im Schritt S100 diagnostizieren, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors 100 unterbrochen ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann der Controller die Trennung der Masseleitung des Sauerstoffsensors durch verschiedene gemessene Werte genau diagnostizieren und den Sauerstoffsensor in einem optimalen Zustand aufrechterhalten.
Weil außerdem der Controller die Trennung des Sauerstoffsensors diagnostiziert, nachdem der Sauerstoffsensor normal aktiviert worden ist, kann der Controller einen Diagnosefehler minimieren, der auftreten kann, wenn die Trennung des Sauerstoffsensors diagnostiziert wird.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung für Veranschaulichungszwecke offenbart worden sind, erkennen die Fachleute auf dem Gebiet, dass verschiedene Modifikationen, Ergänzungen und Ersetzungen möglich sind, ohne vom Schutzumfang und Erfindungsgedanken der Erfindung abzuweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert sind.

Claims

Verfahren zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors (100), der die Sauerstoffkonzentration im Abgas eines Fahrzeugs detektiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Messen durch einen Controller (300) einer durch einen Spannungsteiler (200) einem Sauerstoffsensor (100) zugeführten Spannung; Messen durch den Controller (300) einer Spannung einer Bezugszelle (120) des Sauerstoffsensors (100); Bestimmen durch den Controller (300), ob die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle (120) jeweils in die Bezugsbereiche von vorgegebenen Bezugswerten fallen; und Bestimmen durch den Controller (300), dass eine Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist, wenn die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung oder die Spannung der Bezugszelle (120) von ihrem Bezugsbereich abweicht, wobei das Verfahren ferner vor dem Bestimmen, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist, das Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors (100), bevor und nachdem ein Pumpstrom, der der Bezugszelle (120) durch eine Pumpzelle (140) des Sauerstoffsensors (100) zugeführt wird, blockiert wird bzw. worden ist, durch den Controller (300) umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Bestimmen durch den Controller (300) umfasst, ob der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist und eine Kraftmaschine normal betrieben wird, bevor die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung gemessen wird, wobei, wenn der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, der Controller (300) die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung misst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei beim Bestimmen, ob der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, der Controller (300) bestimmt, dass der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist, wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors (100) gleich einer oder größer als eine erste Bezugstemperatur ist und die Temperatur eines Auspuffrohrs gleich einer oder größer als eine zweite Bezugstemperatur ist, und bestimmt, dass eine Kraftmaschine normal betrieben wird, wenn eine Batteriespannung gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsspannung ist, eine Kraftmaschinendrehzahl gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsdrehzahl ist und die Kraftstoffeinspritzung einer Einspritzdüse normal ausgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei, wenn ein Unterschied zwischen den inneren Widerständen, bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, von einem vorgegebenen Fehlerbereich abweicht, der Controller (300) bestimmt, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vergleichen der inneren Widerstände des Sauerstoffsensors (100), bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, umfasst: Festlegen durch den Controller (300) einer Heizleistung des Sauerstoffsensors (100); Messen des inneren Widerstands des Sauerstoffsensors (100), bevor der Pumpstrom blockiert wird; Messen des inneren Widerstands des Sauerstoffsensors (100), nachdem der Pumpstrom blockiert worden ist; und Vergleichen der gemessenen inneren Widerstände des Sauerstoffsensors (100).
Vorrichtung zum Diagnostizieren der Trennung eines Sauerstoffsensors (100), der die Sauerstoffkonzentration im Abgas eines Fahrzeugs detektiert, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Sauerstoffsensor (100), der eine Bezugszelle (120), eine Pumpzelle (140) und eine Messzelle (160) umfasst; einen Spannungsteiler (200), der dazu konfiguriert ist, durch Spannungsteilung dem Sauerstoffsensor (100) eine Spannung zuzuführen; und einen Controller (300), der dazu konfiguriert ist, eine Trennung des Sauerstoffsensors (100) zu diagnostizieren, wobei der Controller (300) die dem Sauerstoffsensor (100) durch den Spannungsteiler (200) zugeführte Spannung misst, eine Spannung der Bezugszelle (120) des Sauerstoffsensors (100) abtastet und bestimmt, dass eine Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist, wenn die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung und die Spannung der Bezugszelle (120) jeweils von den Bezugsbereichen von vorgegebenen Bezugswerten abweichen, wobei der Controller (300) die inneren Widerstände des Sauerstoffsensors (100), bevor und nachdem ein Pumpstrom, der der Bezugszelle (120) durch die Pumpzelle (140) des Sauerstoffsensors (100) zugeführt wird, blockiert wird bzw. worden ist, vergleicht.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei der Controller (300) die dem Sauerstoffsensor (100) zugeführte Spannung misst, wenn der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird, wobei die Vorrichtung ferner eine Eingangseinheit (400) umfasst, die dazu konfiguriert ist, verschiedene Signale zum Bestimmen zu empfangen, ob der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist und die Kraftmaschine normal betrieben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei der Controller (300) bestimmt, dass der Sauerstoffsensor (100) aktiviert ist, wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors (100) gleich einer oder größer als eine erste Bezugstemperatur ist und die Temperatur eines Auspuffrohrs gleich einer oder größer als eine zweite Bezugstemperatur ist, und bestimmt, dass die Kraftmaschine normal betrieben wird, wenn eine Batteriespannung gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsspannung ist, eine Kraftmaschinendrehzahl gleich einer oder größer als eine vorgegebene Bezugsdrehzahl ist und die Kraftstoffeinspritzung einer Einspritzdüse normal ausgeführt wird.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Controller (300) bestimmt, dass die Masseleitung des Sauerstoffsensors (100) unterbrochen ist, wenn ein Unterschied zwischen den inneren Widerständen, bevor und nachdem der Pumpstrom blockiert wird bzw. worden ist, von einem vorgegebenen Fehlerbereich abweicht.
Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei der Controller (300) eine Heizleistung des Sauerstoffsensors (100) festlegt und den inneren Widerstand des Sauerstoffsensors (100) misst, bevor der Pumpstrom blockiert wird.