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Stand der Technik
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Zur Einhaltung geltender Abgasvorschriften werden in Verbrennungskraftmaschinen Lambdasonden eingesetzt. Lambdasonden sind grundsätzlich bekannt aus beispielsweise: Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 160-165. Zum Einsatz kommen sowohl bei Otto- als auch bei Dieselsystemen insbesondere Breitbandlambdasonden. Ein gemessenes Lambdasignal kann von vielen Funktionen eines Steuergerätes verwendet werden und kann beispielsweise für eine Verbesserung einer Abgasnachbehandlung und einer Überwachung eines Drei-Wege-Katalysatorwirkungsgrades dienen.
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Mit der Breitbandlambdasonde kann eine Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt werden. Ein gemessenes Lambda kann ein Verhältnis eines aktuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis definieren. Die Breitbandlambdasonde liefert typischerweise ein eindeutig stetiges Lambdasignal im Bereich von 0,7 bis Luft. Die Breitbandlambdasonde weist üblicherweise einzelne keramische Folien auf, welche übereinander geschichtet sind. Da die Breitbandlambdasonde grundsätzlich nur bei einer hinreichend hohen Arbeitstemperatur der Sondenkeramik funktioniert, wird diese elektrisch beheizt. Um die erforderliche Keramiktemperatur möglichst schnell erreichen zu können, ist üblicherweise ein Heizerelement zwischen den Keramikschichten integriert. Erst ab einer definierten Keramiktemperatur ist die Breitbandlambdasonde grundsätzlich betriebsbereit und es gelten in einer technischen Kundenunterlage angegebene Toleranzen der Breitbandlambdasonde. Eine Auswertung von der Breitbandlambdasonde von zur Verfügung gestellten Signalen erfolgt grundsätzlich über einen speziellen im Steuergerät integrierten Auswertebaustein (ASIC). Zum Einsatz kommen hier typischerweise digitale Bausteine bzw. Digital-/Analogbausteine. Zwischen einer Außenpumpelektrode der Breitbandlambdasonde und dem Auswertebaustein kann ein elektrischer Pumpstrom fließen, der proportional zur Sauerstoff-Konzentration im Abgas ist. Bei einem mageren Abgasgemisch ist der Pumpstrom grundsätzlich positiv bzw. bei einem fetten Gemisch negativ. In einem idealen Zustand, d.h. bei einem Verhältnis von Lambda = 1, ist der Pumpstrom grundsätzlich null. Der Auswertebaustein wertet den gemessenen Strom üblicherweise aus und liefert eine Ausgangsspannung zur Weiterverarbeitung im Steuergerät.
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Die Breitbandlambdasonde kann insbesondere einen Kabelbaum, Stecker in Verbindung mit dem Auswertebaustein inklusive einer separaten Endstufe für die Sondenheizung und eines Software-Komponententreibers zum Betrieb der Breitbandlambdasonde und zur Bereitstellung eines physikalischen Lambdasignals für die lambdabasierten Funktionen des Steuergerätes umfassen. Um einen optimalen Nutzen zu erzielen, benötigen die lambdabasierten Funktionen des Steuergerätes grundsätzlich ein qualitativ sehr hochwertiges Lambda-Signal über eine gesamte Lebensdauer. Da die Breitbandlambdasonde grundsätzlich einen maßgeblichen Einfluss auf die Abgasemissionen hat, sind grundsätzlich diverse Diagnosefunktionen erforderlich, welche insbesondere eine Diagnose der Kabelverbindungen, eine Diagnose der Endstufen, eine Diagnose der Heizleistung der Sondenheizung, eine Diagnose der Signalverfügbarkeit und Time to closed Loop und/oder eine Diagnose von symmetrischen und asymmetrischen Dynamikfehlern (Filter und Delay) umfassen können.
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Da teilweise eine Diagnose der Kabelverbindungen nur durch die Auswertung der internen Widerstandsverhältnisse der Breitbandlambdasonde darstellbar ist, muss für die Open Load Diagnose (Erkennung eines Kabelbruchs) die Sondenkeramik eine definierte Betriebstemperatur überschritten haben.
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Die Heizleistungsdiagnose kann ebenfalls auf einer von dem Widerstand der Sondenkeramik abgeleiteten Temperatur basieren. Es kann daher grundsätzlich nicht eindeutig unterschieden werden ob der Widerstand der Sondenkeramik ausserhalb des messbaren Bereiches (möglicher Heizerfehler) liegt oder ob eine offene Leitung vorliegt. Aktuell kann die Open Load-Diagnose durch ein Sondentemperaturmodell freigegeben werden. Mit diesem Modell muss grundsätzlich einerseits sichergestellt werden, dass ein schwacher Heizer bwz. WPA-Heizer (Worst performance acceptable) bereits ausreichend aufgeheizt ist um eine robuste Diagnose im Feld durchzuführen, andererseits muss ein Überhitzen eines stärkeren Heizers (BP- bzw. Best Performing Heizer) aus Gründen des Komponentenschutzes grundsätzlich ausgeschlossen werden.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird daher ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers einer Breitbandlambdasonde, ein System umfassend mindestens eine Breitbandlambdasonde und mindestens eine Steuerung, ein Computerprogramm und ein Datenträger vorgeschlagen, welche die oben beschriebenen Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll ein Zielkonflikt zwischen einer Kabelbrucherkennung der Signalleitung und eines Heizleistungsfehlers gelöst werden. Weiterhin soll eine gleichzeitige Sicherstellung eines Überhitzungsschutzes unter Berücksichtigung einer hohen Fertigungstoleranz ermöglicht werden.
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In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers einer Breitbandlambdasonde, welche eingerichtet ist, mindestens eine Eigenschaft eines Abgases in einem Abgasraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, vorgeschlagen. Die Breitbandlambdasonde umfasst mindestens einen Heizer. Der Begriff „Breitbandlambdasonde“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung, welche eingerichtet ist, für einen Benzin- oder Dieselmotor in dem Abgasraum aktuelle Messdaten an ein Motorsteuergerät bereitzustellen, insbesondere um einen Schadstoffgehalt des Abgases zu reduzieren. Insbesondere kann die Breitbandlamdasonde eingerichtet sein, einen Restsauerstoffgehalt im Abgas zu bestimmen. So kann das Motorsteuergerät die Kraftstoffmischung entsprechend optimieren. Grundsätzlich ist das Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers auch für Sprungsonden und NOx-Sonden geeignet. hierbei kann das Tempertaursignal über eine Auswertung eines Keramikwiderstands ermittelt werden.
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Der Begriff „Heizer“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches eingerichtet ist, die Breitbandlambdasonde bereits kurz nach einem Kaltstart auf eine erforderliche Arbeitstemperatur zu bringen. Dadurch ist es grundsätzlich möglich, bereits in einer Warmlaufphase des Motors einen emissionsoptimierten Betrieb zu gewährleisten. Der Begriff „Kaltstart“ bezeichnet grundsätzlich ein Starten eines nicht vorgewärmten Kraftfahrzeugs. Insbesondere können beim Starten sämtliche, insbesondere alle, Komponenten des Kraftfahrzeugs ein identisches Temperaturniveau aufweisen. Insbesondere können sämtliche, insbesondere alle, Temperatursensoren des Kraftfahrzeugs ein identisches Temperaturniveau aufweisen. Insbesondere kann die Breitbandlamdasonde bei Kaltstart eine Temperatur von weniger als 50 °C aufweisen.
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Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine On Board Diagnose (OBD) zur Überwachung einer Einhaltung der Emissionsgrenzwerte, insbesondere von gesetzlich definierten Emissionsgrenzwerten. Sollte ein Fehler im System dazu führen, dass Abgasgrenzwerte nicht mehr eingehalten werden können, kann ein Fehler erkannt und in einem Fehlerspeicher eines Steuergerätes eingetragen werden. Wie oben ausgeführt, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers. Das Verfahren kann daher auch als Open Load Diagnose bezeichnet werden. Die Open Load Diagnose kann einer Erkennung eines Kabelbruchs entsprechen.
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Das Verfahren umfasst die nachfolgend aufgelisteten Schritte. Das Verfahren kann weitere, nicht genannte Schritte umfassen. Die Schritte können insbesondere nacheinander und zumindest teilweise wiederholt ausgeführt werden.
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Das Verfahren umfasst die folgendenen Schritte:
- a) Freigeben einer Fehlerprüfung, wobei mittels eines Temperaturmodells überprüft wird, ob die Breitbandlambdasonde (112) ausreichend beheizt ist;
- b) Durchführen der Fehlerprüfung;
wobei, wenn nach der Fehlerprüfung kein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
- b1) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis;
wobei, wenn nach der Fehlerprüfung ein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
- b2) Abschließen des Verfahrens mit einem n.i. O. Ergebnis; wobei vor Durchführung des Schritts b) ein Prüfen einer Notwendigkeit eines Überhitzungsschutzes erfolgt, wobei bei Vorliegen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes eine Heizerspannung des Heizers gleichzeitig mit Schritt a) oder vor Durchführung des Schritts a) reduziert wird.
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Das Verfahren kann insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein. Der Begriff „computerimplementiert“ kann sich insbesondere auf einen Prozess, welcher vollständig oder teilweise unter Verwendung von Datenverarbeitungsmitteln implementiert ist, insbesondere unter Verwendung mindestens eines Prozessors, beziehen.
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Der Begriff „Freigabe“ bezeichnet grundsätzlich einen Vorgang, bei welchem unter Vorliegen bestimmter Bedingungen eine Durchführung eines Verfahrensschritts genehmigt wird. Nach erfolgter Freigabe kann der Verfahrenschritt durchgeführt werden. Liegt keine Freigabe vor, wird der Verfahrensschritt nicht durchgeführt. Bei der Freigabe der Fehlerprüfung in Schritt a) kann insbesondere ein Überschreiten einer durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur einer Breitbandlambdasonde über einen definierten Grenzwert geprüft werden.
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Der Begriff „Überhitzungsschutz“ bezeichnet grundsätzlich eine Sicherheitsfunktion der Breitbandlambdasonde. Umso höher die Heizerspannung des Heizers ist, desto höher kann eine Wärmeentwicklung eines Coils des Heizers und damit auch der Breitbandlamdasonde sein. Bei Überschreiten einer Temperatur des Heizers oder der Breitbandlamdasonde über einen definierten Grenzwert kann die Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes vorliegen.
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Bei der Fehlerprüfung in Schritt b) kann ein Vergleich eines gemessenen internen Widerstands mit einer Diagnoseschwelle erfolgen. Im Falle einer Zweizellersonde, insbesondere einer Breitband-Zweizellersonde, kann der interne Widerstand zwischen folgenden Signalleitungen berücksichtigt werden: APE (äußere Pumpeletrode) und IPN (innere Pump- und Nernst-Elektrode) sowie zwischen RE (Referenz-Elektrode) und IPN. Im Falle einer Einzellersonde, insbesondere einer Breitband-Einzellersonde, kann der interne Widerstand zwischen folgenden Signalleitungen berücksichtigt werden: zwischen APE und IPN. Ein zeitlicher Signalverlauf kann insoweit berücksichtigt werden, dass mehrere aufeinanderfolgende Einzelmessungen für eine robuste Fehlererkennung durchgeführt werden.
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Wie oben ausgeführt, wird, wenn nach der Fehlerprüfung kein Fehler erkannt wird, das Verfahren mit dem i. O. Ergebnis abgeschlossen. Bei dem Begriff „i. O. Ergebnis“ kann es sich insbesondere um ein Vorliegen eines i. O. Systems („in Ordnung“-Systems) handeln. Bei dem i. O. System kann es sich insbesondere um ein fehlerfreies System handeln, bei welchem insbesondere keine Definition zu einem Zustand wie neu, eingefahren, gealtert, vorliegt.
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Wie oben ausgeführt, wird, wenn nach der Fehlerprüfung ein Fehler erkannt wird, das Verfahren mit dem n. i. O. Ergebnis abgeschlossen. Bei dem Begriff „n. i. O. Ergebnis“ kann es sich insbesondere um ein Vorliegen eines n. i. O. Systems ( „nicht in Ordnung“-Systems) handeln. Bei dem n. i. O. System kann es sich insbesondere um ein fehlerbehaftetes System handeln, bei welchem inbesondere eine Definition zu einem Zustand wie neu, eingefahren, gealtert, vorliegt.
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Wie oben ausgeführt, wird in Schritt a) mittels des Temperaturmodells überprüft, ob die Breitbandlambdasonde ausreichend beheizt ist
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Man kann die Temperatur der Breitbandlambdasonde grundsätzlich nur ermitteln, wenn die Breitbandlambdasonde durch den Heizer, insbesondere eine Sondenheizung, in ein erforderliches Temperaturbetriebsfenster gebracht wird, d.h. ab ca. 550°C an einer Sondenkeramik der Breitbandlambdasonde. Das Temperaturbetriebsfenster von ca. 550 °C entspricht grundsätzlich dem aktuellen Stand der Technik, kann jedoch gegebenenfalls auch niedriger liegen. Da man beim Aufheizvorgang der Breitbandlambdasonde grundsätzlich keine Möglichkeiten hat, die Temperatur der Breitbandlambdasonde zu ermitteln kann das Temperaturmodell eingerichtet sein, eine Energie und/oder eine Wärmemenge zu ermitteln, welche durch den Heizer in die Breitbandlambdasonde eingebracht wird. Das Temperaturmodell kann eine aktuelle Batteriespannung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Tastverhältnis einer Heizerendstufe betrachten. Anhand der Größen kann für die Breitbandlambdasonde ermittelt werden, welche Temperatur erreicht wird.
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Das Temperaturmodell kann auf unterschiedlichen Zustandsgrößen beruhen. Bei den Zustandgrößen kann es sich insbesondere um eine Temperatur und/oder um eine Energie handeln. Für eine Energiebilanz, insbesondere in einer Energie- oder Temperaturform, können eine elektrische Energie des Heizers und/oder mindestens eine weitere Energieübertragungsform, ggfs. auch pauschalisiert für sämtliche Übertragungsformen, berücksichtigt werden. Mögliche Übertragungsformen sind grundsätzlich Wärmestrahlung, Konvektion und/oder Konduktion. Je nach Modellbildung können diese Übertragungsformen zu einem Abkühlen (Umgebung ist kälter) oder auch einem Aufheizen (Umgebung ist heißer) der Breitbandlambdasonde führen. Zusätzlich kann ein Abkühlmodell für eine Initialisierung nach einem Steuergeräte-Start vorhanden sein.
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Das Temperaturmodell kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem WPA-Modell, einem BP-Modell, einem WPA-/BP-Modell.
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Bei dem BP-Modell (Best Performance Modell) handelt es sich grundsätzlich um ein fehlerfreies System. Das fehlerfreie System kann insbesondere entsprechend einer Fertigungstoleranz einen niedrigsten spezifizierten Widerstand des Heizers aufweisen.
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Bei dem WPA-Modell (Worst Case Acceptable Modell) kann es sich insbesondere um ein fehlerfreies System handeln, welches gealtert ist, d.h. es ist gerade noch in der Lage die Abgasgrenzwerte einhalten zu können. Es kann sich dabei insbesondere um ein Kraftfahrzeug am Ende seiner Lebenszeit handeln. Anhand eines gealterten Systems werden grundsätzlich auch sämtliche erforderliche Nachweismessungen in einem Fehlersystem für eine Zulassung bei einer Behörde gefahren.
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Unterschiede zwischen dem BP-Modell und dem WPA-Modell können zum einen in einer Initialisierung nach Neustart liegen. Bei dem WPA-Modell kann aufgrund einer vorliegenen Robustheit eine schnellere Abkühlung erfolgen. Bei dem BP-Modell kann aufgrund einer Sicherheit bei einem Überhitzen eine langsamere Abkühlung erfolgen. Zudem können bei einem Heizerwiderstand in einem kalten und in einem heißen Zustand Unterschiede von größer als 50% üblich sein.
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Bei dem WPA-/BP-Modell kann es sich insbesondere um eine Kombination des BP-Modells und des WPA-Modells handeln.
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In einer ersten Variante kann das Temperaturmodell insbesondere zwei Funktionen aufweisen. Zum einen kann das Temperaturmodell eingerichtet sein, um eine minimal notwendige Energieschwelle zur Freigabe des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermitteln. Weiterhin kann das Temperaturmodell eingerichtet sein, die Breitbandlambdasonde vor Überhitzung zu schützen.
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In der ersten Variante kann das Temperaturmodell ein WPA-/BP-Modell sein. Mittels des WPA-/BP-Modells kann überprüft werden, ob die Breitbandlambdasonde ausreichend beheizt ist. Weiterhin kann mittels des WPA-/BP-Modells die Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes geprüft werden.
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In der ersten Variante kann die Reduktion der Heizerspannung des Heizers gleichzeitig mit Schritt a) durchgeführt werden. Insbesondere kann mit dem Freigeben der Fehlerprüfung gleichzeitig die Heizerspannung reduziert werden. Entsprechend einer Wahl einer reduzierten effektiven Heizerspannung kann eine Entprelldauer verlängert werden.
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In einer zweiten Variante kann das Temperaturmodell, insbesondere das Temperaturmodell in Schritt a), ein WPA-Modell sein. Das Prüfen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes kann mittels eines weiteren Temperaturmodells erfolgen. Insbesondere kann das weitere Temperaturmodell ein BP-Modell sein. Durch eine separate Modellierung des WPA-Modells für die Freigabe der Fehlerprüfung und eines BP-Modells für den Überhitzungsschutz kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzeugt werden, welcher es ermöglicht eine breitere Streuung an Heizerwiderständen zu berücksichtigen. Dies wird insbesondere relevant, wenn ein WPA-Heizer noch nicht ausreichend warm ist um eine robuste Diagnose durchzuführen, während der BP-Heizer bereits zu überhitzen droht.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, umfassend mindestens eine Breitbandlambdasonde und mindestens eine Steuerung vorgeschlagen. Die Steuerung umfasst mindestens einen Prozessor. Die Steuerung ist eingerichtet, um die Verfahrensschritte nach dem Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird, durchzuführen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, um bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird, durchzuführen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln vorgeschlagen. Das Computerprogramm ist eingerichtet, um das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, vorgeschlagen. Die Datenstruktur ist eingerichtet, um nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird auszuführen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln vorgeschlagen, um das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer-Netzwerk ausgeführt wird.
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Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger und kann insbesondere über ein Datenübertragungsnetz verteilt werden. Insbesondere können die Programmcode-Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger und/oder einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein. Die Begriffe „computerlesbarer Datenträger“ und „computerlesbares Speichermedium“, wie sie hier verwendet werden, können sich insbesondere auf nicht-transitorische Datenspeicher beziehen, beispielsweise auf ein Hardware-Datenspeichermedium, auf welchem Computer-ausführbare Instruktionen gespeichert sind. Der computerlesbare Datenträger oder das computerlesbare Speichermedium können insbesondere ein Speichermedium wie ein Random-Access Memory (RAM) und/oder ein Read-Only Memory (ROM) sein oder umfassen.
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In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein moduliertes Datensignal vorgeschlagen, wobei das modulierte Datensignal von einem Computersystem oder Computernetzwerk ausführbare Instruktionen zum Ausführen eines Verfahrens wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird umfasst.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere kann der Zielkonflikt zwischen der Kabelbrucherkennung und Heizleistungsfehlern gelöst werden, indem eine eindeutige Unterscheidung zwischen Kabelfehler auf der Sondenseite und Fehlern die zur Reduzierung der Heizleistung auf der Heizerseite der Sonde realisiert wird.
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Die Anforderungen an ein Sondentemperaturmodell bezüglich einer robusten Diagnose und einer Sicherstellung eines Komponentenschutzes kann durch zwei unterschiedliche Modelle realisiert werden. Moderne Lambdasonden haben grundsätzlich sehr starke und somit niederohmige Heizer. Aufgrund des Fertigungsprozesses, welcher ein Siebdruckverfahren und/oder ein Sinterverfahren umfassen kann, treten jedoch grundsätzlich starke Streuungen des Heizerwiderstandes auf. Das Trennen der Anforderungen auf zwei unterschiedliche Temperaturmodelle kann es im Falle einer drohenden Überhitzung des Sensorelements ermöglichen, in die Heizerregelung einzugreifen um einem schwächeren, hochohmigeren Heizer ausreichend Zeit zu geben, das Sensorelement für eine Open Load-Diagnose ausreichend aufzuheizen. Darüber hinaus kann eine Verbesserung der Diagnoserobustheit auch mit einem Temperaturmodell erreicht werden, in dem mit einer Diagnosefreigabe die Heizerregelung angepasst wird.
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Die Freigabe der Open-Load-Diagnose erfolgt im fehlerfreien System grundsätzlich über eine definierte Temperaturschwelle. Da im fehlerhaften System grundsätzlich kein Temperatursignal verfügbar ist, wird die Freigabe der Diagnose grundsätzlich anhand eines Sondentemperaturmodells durchgeführt. Im aktuellen Stand der Technik kann die Open Load Diagnose anhand eines WPA-/BP-Modells freigegeben werden, welches grundsätzlich gleichzeitig eine robuste Diagnose und einen Überhitzungsschutz bieten muss. Die Entprellzeit muss hierbei lang genug sein um das Diagnoseergebnis abzusichern, muss aus Gründen des Überhitzungsschutzes jedoch möglichst kurz gewählt werden.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann die erlaubte Entprelldauer vergrößert werden, indem mit Freigabe der Open Load-Diagnose gleichzeitig die Heizerspannung reduziert wird. Entsprechend der Wahl der reduzierten effektiven Heizerspannung kann die Entprelldauer verlängert werden.
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Weiterhin können mit dem vorgeschlagenen Verfahren die Anforderungen an eine robuste Diagnose und einen Überhitzungsschutz auf zwei Heizermodelle aufgeteilt werden. Durch eine separate Modellierung des WPA-Modells für die Freigabe der Open Load-Diagnose und eines BP-Modells für den Überhitzungsschutz kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzeugt werden, welcher es ermöglicht eine breitere Streuung an Heizerwiderständen zu berücksichtigen. Dies wird insbesondere relevant, wenn ein WPA-Heizer noch nicht ausreichend warm ist um eine robuste Diagnose durchzuführen, während der BP-Heizer bereits zu überhitzen droht.
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Beide Varianten ermöglichen es, den effektiven Energieeintrag zum Aufheizen der Sonde zu erhöhen ohne das Risiko einer Sondenschädigung einzugehen.
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Figurenliste
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Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
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Es zeigen:
- 1 eine Gesamtübersicht über ein System umfassend ein Steuergerät, einer Lambdasonde und einem Kabel- und Sondenstecker, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann;
- 2 ein Software-Prinzip-Schaubild;
- 3A und 3B weitere Ablaufschemata des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 4A bis 4C Temperaturverläufe für eine Lambdasondenkeramik; und
- 5 Temperaturverläufe sowie Sondenspannungssignale für eine Lambdasondenkeramik.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Gesamtübersicht über ein System 108 umfassend eine Lambdasonde 110, insbesondere eine Breitbandlambdasonde 112, ein Steuergerät 114 und einen Kabel- und Sondenstecker 118, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann.
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Die Lambdasonde 110 kann über dem Kabel- und Sondenstecker 118 und einem Kabelbaum 120 mit dem Steuergerät 114 verbunden sein. Die Lambdasonde 110 kann in ein Abgasrohr 122 eingeschraubt sein. Das Steuergerät 114 kann eine Heizerendstufe 124 für eine Sondenheizung, einen ASIC 126, insbesondere einen ASIC CJ135, sowie einen Mikrocontroller 128 aufweisen. Der Mikrocontroller 128 kann eine Hardware Kapsel 130 und einen Software Komponententreiber 131 für die Lambdasonde 110 umfassen.
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Bei dem ASIC 126 kann es sich insbesondere um eine Hardware-Komponente für eine Ansteuerung und Umwandlung von Sondensignalen, welche dem Mikrocontroller 128 für den Software-Komponententreiber 131 zur Verfügung gestellt werden, handeln.
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2 zeigt ein Software-Prinzip-Schaubild 132. Die Open Load-Diagnose 134 kann eine Fehlererkennung 136, eine Fehlerverdachtmeldung 138 und eine Signalerfassung 140 umfassen. Eine Meldung kann an einen Diagnose-Manager 142 erfolgen. Die Open Load-Diagnose 134 kann mittels eines physikalischen Temperaturmodells 136 eines i.O. Systems erfolgen. Weiterhin kann die Open Load-Diagnose 134 mittels eines physikalischen Temperaturmodells 138 eines WPA-Systems erfolgen. In das physikalische Temperaturmodell 136 und in das physikalische Temperaturmodell 138 können jeweils eine Parameter-Batteriespannung, Abstellzeit, Umgebungstemperatur und Heizer mit einfließen, wie schematisch mit Pfeilen 140 dargestellt. Weiterhin kann die Open Load-Diagnose 134 basiered auf Sondensignalen und einem Abgastemperaturmodell, welches eine Wandtemperatur und/oder eine Katalysatortemperatur berücksichtigen kann, erfolgen, wie schematisch mit Pfeilen 142 dargestellt.
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3A zeigt ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für eine Heizeransteuerung, wie mit Feld 144 dargestellt, kann mittels mindestens eines Temperaturmodells der Breitbandlambdasonde, insbesondere mittels eines WPA-/BP-Modells, eine Betriebstemperatur der Breitbandlambdasonde ermittelt werden, wie mit Feld 146 dargestellt. Bei einem Überschreiten der durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur über einen weiteren definierten Grenzwert kann das Verfahren zur Erkennung des Open Load-Fehlers freigegeben werden, wie mit Feld 148 dargestellt. Bei der Freigabe zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung des Open Load-Fehlers kann, wie mit Feld 150 dargestellt, gleichzeitig eine Heizspannung eines Heizers der Breitbandlambdasonde reduziert werden, insbesondere im Falle eines notwendigen Überhitzungsschutzes. Nach einer Entprellzeit, wie schematisch mit Pfeil 152 dargestellt, kann eine Fehlerbestätigung der Open Load-Diagnose abgefragt werden, wie mit Feld 154 dargestellt. Wird ein Fehler bestätigt, wie mit Pfeil 156 dargestellt, liegt ein Open Load-Fehler vor, wie mit Feld 158 dargestellt. Wird kein Fehler bestätigt, wie mit Pfeil 160 dargestellt, erfolgt eine Reportfreigabe der Heizerdiagnose, wie mit Feld 162 dargestellt.
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Es kann somit die erlaubte Entprelldauer vergrößert werden, indem mit Freigabe der Open Load-Diagnose gleichzeitig die Heizerspannung reduziert wird. Entsprechend der Wahl der reduzierten effektiven Heizerspannung kann die Entprelldauer verlängert werden.
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3B zeigt ein weiteres Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Ablaufschema entspricht zumindest teilweise dem in 3A dargestellten Ablaufschema, sodass auf obige Beschreibung der 3A verwiesen werden kann.
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Wie in 3B dargestellt, kann mittels des Temperaturmodells, wie schematisch mit Feld 146 dargestellt, die Betriebstemperatur der Breitbandlambdasonde ermittelt werden, wobei bei einem Überschreiten der durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur über einen definierten Grenzwert das Verfahren zur Erkennung des Open Load-Fehlers freigegeben werden kann, wie mit Feld 148 dargestellt. Bei dem Temperaturmodell kann es sich um ein WPA-Modell handeln.
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Mittels eines weiteren Temperaturmodells, insbesondere eines BP-Modells, wie schematisch mit Feld 164 dargestellt, kann überprüft werden, ob ein Überhitzungsschutz notwendig ist und es kann die Heizerspannung reduziert werden, wie schematisch mit Feld 150 dargestellt. Hierdurch kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzielt werden, wie mit Pfeil 166 dargestellt.
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Es können somit die Anforderungen an eine robuste Diagnose und einen Überhitzungsschutz auf zwei Heizermodelle aufgeteilt werden. Durch eine separate Modellierung des WPA-Modells für die Freigabe der Open Load-Diagnose und eines BP-Modells für den Überhitzungsschutz kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzeugt werden, welcher es ermöglicht eine breitere Streuung an Heizerwiderständen zu berücksichtigen. Dies wird insbesondere relevant, wenn ein WPA-Heizer noch nicht ausreichend warm ist um eine robuste Diagnose durchzuführen, während der BP-Heizer bereits zu überhitzen droht.
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Beide Varianten gemäß der 3A und 3B ermöglichen es den effektiven Energieeintrag zum Aufheizen der Sonde zu erhöhen ohne das Risiko einer Sondenschädigung einzugehen.
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4A bis 4C zeigen Temperaturverläufe für eine Lambdasondenkeramik. 4A zeigt einen Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein i. O. System, 4B zeigt einen Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Heizerfehler und 4C zeigt einen Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Kabelbruch.
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5 zeigt Temperaturverläufe sowie Sondenspannungssignale für eine Lambdasondenkeramik. Die Temperaturverläufe entsprechen den Temperaturverläufen gemäß der 4A bis 4C. Der Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein i. O. System ist mit Kreisen dargestellt, der Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Heizerfehler ist mit Dreiecken dargestellt und der Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Kabelbruch ist mit Kreuzchen dargestellt.
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Das Sondenspannungssignal einer Lambdasondenkeramik für ein i. O. System ist mit Kreisen dargestellt, das Sondenspannungssignal einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Heizerfehler ist mit Dreiecken dargestellt und das Sondenspannungssignal einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Kabelbruch ist mit Kreuzchen dargestellt.
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Ein Zeitpunkt einer Freigabe für die Open Load-Diagnose ist mit Linie 200 dargestellt, ein Zeitpunkt für ein Ende der Open Load-Diagnose ist mit Linie 202 dargestellt. Dadurch kann sich eine maximale Wartezeit bei einem Fehlerverdacht ergeben, wie mit Pfeil 204 dargestellt. Weiterhin ist mit Pfeil 206 eine minimale Wartezeit zur Freigabe der Open Load-Diagnose dargestellt. In den Bereichen 206 sind Veränderungen der Sondenspannung erkennbar.
