DE102018208317A1 - Method for diagnosis of exhaust gas sensors - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Diagnoseverfahren, mit dem festgestellt wird, ob ein Abgassensor vergiftet ist oder ob er nicht vergiftet ist.Hierzu wird eine Sensorperformance bestimmt. Der Abgassensor wird als vergiftet bewertet, wenn der Wert der Sensorperformance kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert.The invention relates to a diagnostic method for determining whether an exhaust gas sensor is poisoned or not poisoned. For this purpose, a sensor performance is determined. The exhaust gas sensor is rated poisoned if the value of the sensor performance is less than a predetermined limit.
Description
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik, beispielsweise
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass derartige Abgassensoren durch einige Stoffe, beispielsweise durch Schwefel, vergiftet werden können, wodurch sich die Dynamik ihres Signals verschlechtert. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, vergiftete Abgassensoren von unvergifteten Abgassensoren zu unterscheiden.The present invention is based on the recognition that such exhaust gas sensors can be poisoned by some substances, for example by sulfur, whereby the dynamics of their signal deteriorates. With the method according to the invention it is possible to distinguish poisoned exhaust gas sensors from non-poisoned exhaust gas sensors.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft insbesondere die Diagnose eines elektrochemischen Abgassensors, wobei der Abgassensor eine erste elektrochemische Zelle aufweist, die eine erste Elektrode aufweist, die mit einem Abgas z.B. über eine Diffusionsbarriere in Verbindung steht, und eine zweite Elektrode aufweist, die im Inneren des Abgassensors angeordnet ist. Die erste elektrochemische Zelle weist einen ersten Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten auf, der zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist. Der Abgassensor weist ferner eine zweite elektrochemische Zelle auf, die eine dritte Elektrode aufweist, die im Inneren des Abgassensors angeordnet ist und dort mit der zweiten Elektrode kommuniziert, und sich beispielsweise mit der zweiten Elektrode im selben Gasraum befindet. Die zweite elektrochemische Zelle weist ferner eine vierte Elektrode auf, und weist einen zweiten Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten auf, der zwischen der dritten und der vierten Elektrode angeordnet ist. In particular, the method of the invention relates to the diagnosis of an electrochemical exhaust gas sensor, the exhaust gas sensor having a first electrochemical cell having a first electrode which is connected to an exhaust gas, e.g. via a diffusion barrier, and having a second electrode disposed inside the exhaust gas sensor. The first electrochemical cell has a first oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the first and second electrodes. The exhaust gas sensor further has a second electrochemical cell, which has a third electrode which is arranged in the interior of the exhaust gas sensor and communicates there with the second electrode, and is located, for example, with the second electrode in the same gas space. The second electrochemical cell further includes a fourth electrode and includes a second oxygen ion conductive solid electrolyte disposed between the third and fourth electrodes.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Abgassensor eine dritte elektrochemische Zelle aufweist, die eine fünfte Elektrode aufweist, die im Inneren des Abgassensors angeordnet ist und mit der zweiten und dritten Elektrode kommuniziert, und sich beispielsweise mit der zweiten Elektrode und der dritten Elektrode im selben Gasraum befindet. Die dritte elektrochemische Pumpzelle weist eine sechste Elektrode auf, die in einem Referenzgas angeordnet ist und die einen dritten Sauerstoffionen leitenden Festelektrolyten aufweist, der zwischen der fünften und der sechsten Elektrode angeordnet ist.In particular, it is provided that the exhaust gas sensor has a third electrochemical cell which has a fifth electrode which is arranged in the interior of the exhaust gas sensor and communicates with the second and third electrodes, and for example with the second electrode and the third electrode in the same gas space located. The third electrochemical pumping cell has a sixth electrode which is arranged in a reference gas and which has a third oxygen ion-conducting solid electrolyte, which is arranged between the fifth and the sixth electrode.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Abgassensor einen integrierten Heizer aufweist.In particular, it is provided that the exhaust gas sensor has an integrated heater.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass das erfindungsgemäße Verfahren eine zeitlich vorangehende erste Phase, eine der ersten Phase zeitlich nachfolgende zweite Phase und eine der zweiten Phase zeitlich nachfolgende dritte Phase vorsieht, wobei die erste Phase zu einem ersten Zeitpunkt endet, wobei die zweite Phase zu dem ersten Zeitpunkt beginnt und zu einem dritten Zeitpunkt endet, wobei die dritte Phase zu dem dritten Zeitpunkt beginnt. Die erste Phasen kann zu einem nullten Zeitpunkt beginnen, die zweite Phase kann einen zweiten Zeitpunkt umfassen und die dritte Phase kann einen vierte Zeitpunkt umfassen und zu einem fünften Zeitpunkt enden.In particular, it is provided that the method according to the invention provides for a first phase preceding the time, a second phase following the first phase and a third phase subsequent in time to the second phase, the first phase ending at a first instant, the second phase being connected to the first phase The first time begins and ends at a third time, with the third phase beginning at the third time. The first phase may begin at a zero time, the second phase may include a second time, and the third phase may include a fourth time and end at a fifth time.
Es ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass an die erste elektrochemische Zelle eine erste Pumpspannung angelegt wird, die - je nach Polarität - Sauerstoffionen aus dem Inneren des Abgassensors heraus pumpt und/oder die Sauerstoffionen in das Innere des Abgassensors hinein pumpt.According to the invention, provision is made in particular for a first pumping voltage to be applied to the first electrochemical cell which, depending on the polarity, pumps oxygen ions out of the interior of the exhaust gas sensor and / or pumps the oxygen ions into the interior of the exhaust gas sensor.
Es ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass die erste Pumpspannung zeitlich so variiert wird, dass in der zweiten Phase zumindest im Mittel mehr Sauerstoffionen in das Innere des Abgassensors hinein gepumpt werden als in der ersten Phase und dass in der zweiten Phase zumindest im Mittel mehr Sauerstoffionen in das Innere des Abgassensors hinein gepumpt werden als in der dritten Phase und/oder es ist vorgesehen, dass die erste Pumpspannung zeitlich so variiert wird, dass in der zweiten Phase zumindest im Mittel weniger Sauerstoffionen aus dem Inneren des Abgassensors hinaus gepumpt werden als in der ersten Phase und in der zweiten Phase zumindest im Mittel weniger Sauerstoffionen aus dem Inneren des Abgassensors heraus gepumpt werden in der dritten Phase, sodass die Sauerstoffkonzentration im Inneren des Abgassensors in der zweiten Phase größer ist als in der ersten Phase und größer ist als in der dritten Phase. Natürlich ist hiervon auch umfasst, und wird die angegebene Wirkung auch dadurch erreicht, dass in der zweiten Phase Sauerstoffionen in das Innere des Abgassensors hinein gepumpt werden, während in der ersten Phase und in der dritten Phase Sauerstoffionen aus dem Inneren des Abgassensors herausgepumpt werden.It is inventively provided in particular that the first pumping voltage is varied in time so that in the second phase at least on average more oxygen ions are pumped into the interior of the exhaust gas sensor than in the first phase and that in the second phase at least on average more oxygen ions in the inside of the exhaust gas sensor are pumped into than in the third phase and / or it is provided that the first pumping voltage is varied in time so that in the second phase at least on average less oxygen ions are pumped out of the interior of the exhaust gas sensor than in the first Phase and in the second phase at least on average less oxygen ions are pumped out of the interior of the exhaust gas sensor in the third phase, so that the oxygen concentration in the interior of the exhaust gas sensor in the second phase is greater than in the first phase and larger than in the third phase , Of course, this is also included, and the stated effect is also achieved by pumping oxygen ions into the interior of the exhaust gas sensor in the second phase, while in the first phase and in the third phase, oxygen ions are pumped out of the interior of the exhaust gas sensor.
Es ist erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen, dass an die zweite elektrochemische Zelle eine zweite Pumpspannung angelegt wird, die Sauerstoffionen aus dem Inneren des Abgassensors heraus pumpt, sodass in der Zuleitung zur zweiten elektrochemischen Zelle ein zweiter elektrischer Pumpstrom gemessen wird.It is inventively provided in particular that to the second electrochemical cell, a second pumping voltage is applied, which pumps oxygen ions from the interior of the exhaust gas sensor, so that in the supply line to the second electrochemical cell, a second electrical pumping current is measured.
Erfindungsgemäß wird nun insbesondere ein Wert einer Sensorperformance gebildet als Quotient aus dem Integral über den zweiten Pumpstrom von dem ersten Zeitpunkt bis zu dem zweiten Zeitpunkt während der zweiten Phase und dem Integral über den zweiten Pumpstrom von dem dritten Zeitpunkt bis zu dem vierten Zeitpunkt während der dritten Phase.According to the invention, in particular, a value of a sensor performance is formed as a quotient of the integral over the second pumping current from the first time to the second time during the second phase and the integral over the second pumping power from the third time to the fourth time during the third time Phase.
Basierend auf diesem Wert ist vorgesehen, dass der Abgassensor als vergiftet bewertet wird, wenn der Wert kleiner ist als ein vorgegebener Grenzwert und/oder der Abgassensor als unvergiftet bewertet wird, wenn der Wert größer ist als ein vorgegebenen Grenzwert. Based on this value, it is provided that the exhaust gas sensor is judged to be poisoned if the value is less than a predetermined limit value and / or the exhaust gas sensor is rated as non-poisoned, if the value is greater than a predetermined limit value.
Das Verfahren kann insbesondere in einer Umgebung stattfinden, in der sich die Zusammensetzung des Abgases nicht oder nur sehr langsam ändert. So kann das Verfahren stattfinden während eine Brennkraftmaschine, der der Abgassensor zugeordnet ist, im Nachlauf ist.The method may in particular take place in an environment in which the composition of the exhaust gas does not change or changes only very slowly. Thus, the process may take place while an internal combustion engine, which is associated with the exhaust gas sensor, is in the wake.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Zeitspanne vom ersten Zeitpunkt zum zweiten Zeitpunkt 1 s bis 8 s, insbesondere 3 s; beträgt; und dass die Zeitspanne vom dritten Zeitpunkt zum vierten Zeitpunkt 2 s bis 12 s, insbesondere 5 s, beträgt; und dass der vorgegebenen Grenzwert zwischen 4 und 9 beträgt, insbesondere den Wert 6,5 hat.It can be provided in particular that the time period from the first time to the second time 1 s to 8 s, in particular 3 s; is; and that the time period from the third time to the fourth time is 2 s to 12 s, in particular 5 s; and that the predetermined limit value is between 4 and 9, in particular has the value 6.5.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine sich an der dritten elektrochemischen Zelle ausbildende Nernstspannung gemessen und auf eine vorgegebene Sollspannung geregelt wird, indem die erste Pumpspannung in Abhängigkeit von der Differenz der gemessenen Nernstspannung und der Sollspannung variiert wird, wobei die Sollspannung in der zweiten Phase durch einen kleineren Wert vorgegeben wird als in der ersten Phase und die Sollspannung in der zweiten Phase durch einen kleineren Wert vorgegeben wird als in der dritten Phase. Die Sollspannung in der ersten und in der dritten Phase kann beispielsweise 425mV betragen; die Sollspannung in der zweiten Phase kann beispielsweise 225mV betragen.It can be provided, in particular, that a Nernst voltage forming at the third electrochemical cell is measured and regulated to a predetermined setpoint voltage by varying the first pumping voltage as a function of the difference between the measured Nernst voltage and the setpoint voltage, the setpoint voltage in the second phase is set by a smaller value than in the first phase and the target voltage in the second phase is given by a smaller value than in the third phase. The target voltage in the first and in the third phase may be 425 mV, for example; the target voltage in the second phase may be, for example, 225mV.
Hat die Diagnose zum Ergebnis, dass der Abgassensor vergiftet ist, so kann eine Regenerationsmaßnahme eingeleitet werden, deren Ziel es ist, einen als unvergiftet zu bewertenden Abgassensor zu erhalten. Hat die Diagnose andererseits bereits zum Ergebnis, dass der Abgassensor nicht vergiftet ist, so kann die Regenerationsmaßnahme unterbleiben.If the diagnosis has the result that the exhaust gas sensor is poisoned, then a regeneration measure can be initiated, the aim of which is to obtain an exhaust gas sensor which is to be evaluated as non-poisoned. On the other hand, if the diagnosis already has the result that the exhaust gas sensor is not poisoned, the regeneration measure can be omitted.
Figurenlistelist of figures
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1 zeigt exemplarisch einen Abgassensor im Querschnitt.1 shows an example of an exhaust gas sensor in cross section. -
2 zeigt exemplarisch den zweiten Pumpstrom während des Verfahrens2 shows by way of example the second pumping current during the process -
3 zeigt die Sensorperformance für unterschiedlich vorbehandelte Abgassensoren3 shows the sensor performance for differently pretreated exhaust gas sensors
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
Der Abgassensor
Das Sensorelement
Die in dem Gasgemisch enthaltene Messgaskomponente Stickoxid NOx mit dem gebundenen Sauerstoff gelangt, insbesondere aufgrund einer entsprechend geringe katalytischen Aktivität der zweiten Elektrode
Während die fünfte Elektrode
Das Sensorelement
Zeitlich von dem normalen Betrieb des Abgassensors, also dem Nachweis mindestens eines Anteils einer Messgaskomponente mit gebundenem Sauerstoff, getrennt, beispielsweise während des Nachlaufs einer Brennkraftmaschine in deren Abgastrakt der Abgassensor
Das Verfahren beginnt zum nullten Zeitpunkt t0 mit einer ersten Phase I. In der ersten Phase I wird an der erste elektrochemischen Zelle
Zum ersten Zeitpunkt t1 endet sie ersten Phase I und es beginnt die zweite Phase II des Verfahrens zur Diagnose des Abgassensors
Später, zum dritten Zeitpunkt t3, endet die zweite Phase II und die dritte Phase
Es wird eine Sensorperformance SPI als Quotient
Ist die Sensorperformance SPI kleiner oder gleich 6,5 wird der Abgassensor
Wird der Abgassensor
Andernfalls erfolgt keine spezifische Aktion.Otherwise, no specific action occurs.
In einem Experiment wurden insgesamt 34 Abgassensoren
Eine erste Gruppe der Sensoren, in der
Eine zweite Gruppe von Sensoren, in der
Eine dritte Gruppe von Sensoren, in der
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R079 | Amendment of ipc main class |
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