DE102021213205A1

DE102021213205A1 - Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers

Info

Publication number: DE102021213205A1
Application number: DE102021213205.7A
Authority: DE
Inventors: Florian Dencker; Wolfram Schreiber
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2021-11-24
Filing date: 2021-11-24
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers einer Breitbandlambdasonde (112), welche eingerichtet ist, mindestens eine Eigenschaft eines Abgases in einem Abgasraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:
a) Durchführen einer ersten Fehlerprüfung;
wobei, wenn nach der ersten Fehlerprüfung kein erster Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
b1) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis;
wobei, wenn nach der ersten Fehlerprüfung der erste Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
b2) Bestimmung einer Temperatur des Abgases in dem Abgasraum;
wobei bei einer Überschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum über einen definierten Grenzwert der folgende Schritt durchgeführt wird:
c1) Abschließen des Verfahrens mit einem n. i. O. Ergebnis;
wobei bei einer Unterschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum unter den definierten Grenzwert der folgende Schritt durchgeführt wird:
c2) Durchführen einer zweiten Fehlerprüfung;
wobei, wenn nach der zweiten Fehlerprüfung ein zweiter Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
c21) Abschließen des Verfahrens mit dem n. i. O. Ergebnis;
wobei, wenn nach der zweiten Fehlerprüfung kein zweiter Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
c22) Abschließen des Verfahrens mit dem i. O. Ergebnis.

Description

Stand der Technik
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.
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 von der Breitbandlambdasonde 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.
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.
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.
Im Falle eines Fehlers auf der Seite der Sondenheizung kann es daher vorkommen, dass durch eine reduzierte Heizleistung eine erforderliche Keramiktemperatur nicht rechtzeitig vor einer Freigabe der Open Load Diagnose durch ein Sondentemperaturmodell erreicht wird und anstelle eines Fehlers auf der Heizerseite fälschlicherweise ein Open Load Kabelfehler auf der Sondenseite erkannt wird. Eine generelle Berücksichtigung der Reduzierung der Heizleistung im Sondentemperaturmodell ist nicht zielführend, da damit die Open Load Diagnose der Sondenseite für ein i.O. Heizsystem unnötig verzögert werden würde und im Falle eines realen Open Load Fehlers in der Kabelverbindung die Gefahr einer Überhitzung der Sondenkeramik besteht. Daher ist es in den aktuellen Systemen nicht möglich, eindeutig zwischen einem Kabelfehler auf der Sondenseite und einer fehlerhaften Reduzierung der Heizleistung auf der Heizerseite zu unterscheiden.
Offenbarung der Erfindung
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.
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.
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.
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.
Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Durchführen einer ersten Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der ersten Fehlerprüfung kein erster Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
b1) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der ersten Fehlerprüfung der erste Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
b2) Bestimmung einer Temperatur des Abgases in dem Abgasraum; wobei bei einer Überschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum über einen definierten Grenzwert der folgende Schritt durchgeführt wird:
c1) Abschließen des Verfahrens mit einem n. i. O. Ergebnis; wobei bei einer Unterschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum unter den definierten Grenzwert der folgende Schritt durchgeführt wird:
c2) Durchführen einer zweiten Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der zweiten Fehlerprüfung ein zweiter Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
- c21) Abschließen des Verfahrens mit dem n. i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der zweiten Fehlerprüfung kein zweiter Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird:
- c22) Abschließen des Verfahrens mit dem i. O. Ergebnis.

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.
Die Begriffe „erste Fehlerprüfung“ und „zweite Fehlerprüfung“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Fehlerprüfungen beziehungsweise zweiten Fehlerprüfungen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein können. Weiterhin können zusätzliche Fehlerprüfungen, beispielsweise ein oder mehrere dritte Fehlerprüfungen, durchgeführt werden. Bei der ersten Fehlerprüfung und/oder bei der zweiten Fehlerprüfung kann insbesondere eine Analyse von zeitlichen Verläufen der Signale der Anschlussleitungen der Breitbandlambdasonde erfolgen.
Wie oben ausgeführt, wird, wenn nach der ersten Fehlerprüfung kein erster 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.
Wie oben ausgeführt, wird in Schritt c1) das Verfahren mit dem n. i. O. Ergebnis abgeschlossen. Bei dem Begriff „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 insbesondere eine Definition zu einem Zustand wie neu, eingefahren, gealtert, vorliegt.
Die Begriffe „erstes Temperaturmodell“ und „zweites Temperaturmodell“ sind als reine Beschreibungen anzusehen, ohne eine Reihenfolge oder Rangfolge anzugeben und beispielsweise ohne die Möglichkeit auszuschließen, dass mehrere Arten von ersten Temperaturmodellen beziehungsweise zweiten Temperaturmodellen oder jeweils genau eine Art vorgesehen sein können. Weiterhin können zusätzliche Temperaturmodelle, beispielsweise ein oder mehrere dritte Temperaturmodelle, vorhanden sein.
Mittels mindestens eines ersten Temperaturmodells der Breitbandlambdasonde, insbesondere mittels eines WPA-Modells oder eines BP-Modells, kann eine Betriebstemperatur der Breibandlambdasonde ermittelt werden. Bei einem Überschreiten der durch das erste Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur über einen weiteren definierten Grenzwert kann das Verfahren zur Erkennung des Open Load Fehlers freigegeben werden.
Man kann die Temperatur der Lambdasonde grundsätzlich nur ermitteln, wenn die Lambdasonde durch eine Sondenheizung in ein erforderliches Temperaturbetriebsfenster gebracht wird, d.h. ab ca. 550°C an einer Sondenkeramik der Lambdasonde. Da man beim Aufheizvorgang der Lambdasonde grundsätzlich keine Möglichkeiten hat, die Temperatur der Lambdasonde zu ermitteln, kann das erste Temperaturmodell eingerichtet sein, eine Energie- und/oder eine Wärmemenge zu ermitteln, welche durch die Sondenheizung in die Lambdasonde eingebracht wird. Das erste Temperaturmodell kann eine aktuelle Batteriespannung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Tastverhältnis einer Heizerendstufe betrachten. Anhand der Größen kann für die Lambdasonde ermittelt werden, welche Temperatur erreicht wird. Das erste Temperaturmodell kann insbesondere zwei Funktionen aufweisen. Zum einen kann das erste Temperaturmodell eingerichtet sein, um die Lambdasonde vor Überhitzung zu schützen. Zum anderen kann das erste Temperaturmodell eingerichtet sein, um eine minimal notwendige Energieschwelle zur Freigabe des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermitteln.
Das erste Temperaturmodell kann auf unterschiedlichen Zustandsgrößen beruhen. Bei den Zustandsgrößen 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 Lambdasonde führen. Zusätzlich kann ein Abkühlmodell für eine Initialisierung nach einem Steuergeräte-Start vorhanden sein.
Bei dem BP-Modell (Best Performance Modell) handelt es sich grundsätzlich um ein fehlerfreies System.
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.
Eine Initialisierung bei dem BP-Modell und bei dem WPA-Modell kann grundsätzlich identisch sein, da beide Modelle ein physikalisches Verhalten im Aufheizvorgang beschreiben. Das WPA -Modell kann eine zusätzliche Alterung der Breitbandlambdasonde und einer Leitung, insbesondere eines Steckverbinders, aufweisen. Folglich kann das WPA-Modell ungefähr 1 Ohm bis 3 Ohm, insbesondere 2 Ohm, zusätzlich in der Leitung, insbesondere durch erhöhte Übergangswiderstände und/oder durch eine Alterung der Breitbandlambdasonde, aufweisen. Ein Wert für die Initialisierung kann grundsätzlich identisch sein, da man sonst unterschiedliche Ausgangsbedingungen für beide Modelle hat und somit ein Vergleich von WPAzu BP-Modell nicht möglich wäre.
In Schritt b2) kann die Temperatur des Abgases in dem Abgasraum mittels eines zweiten Temperaturmodells ermittelt werden. Insbesondere kann das zweite Temperaturmodell unter Berücksichtigung mindestens eines der folgenden Parameter ermittelt werden: einer Geometrie des Abgasraums; eines Abgasmassenstroms; eines Betriebszustands eines Motors des Kraftfahrzeugs; einer Umgebungstemperatur; einer Fahrzeuggeschwindigkeit; einer Motorabstellzeit; einer Lastpunktverschiebung bei Hybridfahrzeugen; einem Material der Abgasanlage; einer Wärmekapazität; einer direkten und/oder indirekten Wärmeeinstrahlung; einem Zündwinkelwirkungsgrad; einem LambdaSollwert; einer Zylinderausblendung; einem Halbmotorbetrieb; einem Abgasmassenstrom; einer Motordrehzahl; einer relativen Zylinderfüllung mit Frischluft; einer Einbaulage und Anströmung der Lambdasonde. Auch andere Parameter sind grundsätzlich denkbar.
Das zweite Temperaturmodell kann auch als Abgastemperaturmodell bezeichnet werden. Das Abgastemperaturmodell kann eingerichtet sein, um einen Temperaturverlauf im gesamten Abgasstrang, welcher insbesondere einen Motorauslass, einen Krümmer, einen Turbolader, ein oder mehrere Katalysatoren und ein oder mehrere Sonden sowie weitere Vorrichtungen umfassen kann, zu modellieren, um möglichst genau reale Temperaturen im Abgasstrang zu ermitteln. Dabei können unterschiedlichste Betriebsarten des Motors mit betrachtet werden. Reale Temperatursensoren werden üblicherweise in Serienanwendungen nicht eingesetzt, da man bei Thermoelementen grundsätzlich einen Kompromiss zwischen einer Dauerhaltbarkeit und einer Schnelligkeit bei einer Temperaturermittlung eingehen muss, d.h. je haltbarer der Sensor, desto langsamer ist grundsätzlich die Sonde bei der Temperaturermittlung. Da man grundsätzlich auch dynamische Temperaturverhalten zum Schutz gegenüber Überhitzung von Bauteilen darstellt, sind Sensoren grundsätzlich ungeeignet und werden grundsätzlich durch modellierte Temperaturen ersetzt. Bei der Modellierung kann zuerst eine Temperatur vom Abgas am Motorauslassventil modelliert werden, indem eine Verbrennungstemperatur berechnet wird aus einer Kraftstoffmenge, einem Sauerstoffanteil und einem Zündwinkel. Danach kann eine Modellierung eines Temperaturverlaufes über eine gesamte Abgasanlage erfolgen, insbesondere indem anhand von spezifischen Wärmekapazitäten (Rohrlängen, Wandstärke, Material, usw.) der Komponenten wie beispielweise Krümmer, Turbolader, Katalysator, ein physikalisches Verhalten der Abgasanlage modelliert wird. Weitere Bedingungen bei der Berechnung des Temperaturverlaufes sind grundsätzlich Abkühlungseffekte durch Fahrtwind (Geschwindigkeit), Umgebungstemperaturen, Abgasmassenstrom usw.. Es werden dann im Modell an charakteristischen Positionen wie beispielsweise am Einbauort der Lambdasonde die Temperatur im Abgasmassenstrom und die Wandtemperatur berechnet.
Die zweite Fehlerprüfung des Schritts c2) kann nach einem Ablauf einer Wartezeit beendet werden. Eine Dauer der Wartezeit kann mittels des ersten Temperaturmodells bestimmt werden. Es wird diesbezüglich auf obige Beschreibung verwiesen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 beitragen, realisiert wird.
Durch eine Verwendung eines modellbasierten Sondenmodells für ein Worst Case i.O. System kann grundsätzlich eine eindeutige Trennung von Kabelfehlern und Fehlern auf der Heizerseite realisiert werden.
Die Freigabe für die Open Load Diagnose kann über ein Temperaturmodell für Lambdasensoren erfolgen, welches die Betriebstemperatur der Sonde für ein i.O.
System ermittelt. Für die Bestätigung eines Fehlers auf der Sondenseite kann ein zweites Temperaturmodell der Sonde gerechnet werden, welches eine reduzierte Heizleistung durch einen Sondenfehler für ein Worst Case Acceptable System berücksichtigt. Erkennt die Open Load Diagnose nach der Freigabe durch das erste Sondentemperaturmodell keinen Fehler, kann die Diagnose direkt mit einer i.O. Prüfung abgeschlossen werden. Erkennt die Open Load Diagnose einen Fehler, können die Temperaturbedingungen im Umfeld der Sondenposition betrachtet werden, d.h. wenn genügend Restwärme in der Abgasanlage vorhanden ist, kann davon ausgegangen werden, dass eine hinreichende Temperatur der Sondenkeramik vorliegt, um zuverlässig eine Aussage treffen zu können. Typischerweise liegt unter diesen Bedingungen ein Warm- bzw. ein Heißstart vor und der Fehler kann somit direkt eingetragen werden.
Liegt ein Kaltstart vor, kann zum Zeitpunkt der Freigabe der Diagnose noch nicht zuverlässig zwischen einem Fehler auf der Sonden- bzw. der Heizerseite unterschieden werden. Es kann daher vorläufig nur ein Fehlerverdacht eingetragen werden und es kann eine zweite Fehlerprüfung erfolgen. Für die zweite Fehlerprüfung kann der Verlauf bzw. die Signalveränderung der Sondensignale beobachtet werden. Die zweite Fehlerprüfung kann nach Ablauf einer Wartezeit beendet werden. Die Wartezeit kann durch ein zweites Temperaturmodell bestimmt werden, welches einen Fehler auf der Heizerseite berücksichtigt und ein WPA-System (Worst Performing Acceptable) darstellt. Erkennt das System bis zum Ablauf der Wartezeit keine Veränderungen der Eingangssignale, kann man von einem realen Kabelbruchfehler ausgehen und der Open Load Fehler kann bestätigt werden. Wird in der Wartezeit eine Veränderung der Eingangssignale beobachtet, kann kein Kabelbruchfehler vorliegen, sondern lediglich eine reduzierte Heizleistung, die dazu führt, dass die Keramiktemperatur der Sonde zum Zeitpunkt der Freigabe der Open Load Diagnose noch zu niedrig war. In dem Fall kann die Diagnose mit einer finalen i.O. Prüfung abgeschlossen werden. Eine Beurteilung der Fehlerschwere durch die reduzierte Heizleistung kann durch eine unabhängige Heizer-Startdiagnose erfolgen.
Figurenliste
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:

1 eine Gesamtübersicht über ein System umfassend ein Steuergerät, eine Lambdasonde und einen Kabel- und Sondenstecker, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann;
2 ein Software-Prinzip-Schaubild;
3 ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4A bis 4C Temperaturverläufe für eine Lambdasondenkeramik; und
5 Temperaturverläufe sowie Sondenspannungssignale für eine Lambdasondenkeramik.

Ausführungsformen der Erfindung
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.
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.
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.
2 zeigt ein Software-Prinzip-Schaubild 132. Die Open Load-Diagnose 134 kann eine Fehlererkennung 129, eine Fehlerverdachtsmeldung 133 und eine Signalerfassung 135 umfassen. Eine Meldung kann an einen Diagnose-Manager 137 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 basierend auf Sondensignalen und einem Abgastemperaturmodell, welches eine Wandtemperatur und/oder eine Katalysatortemperatur berücksichtigen kann, erfolgen, wie schematisch mit Pfeilen 142 dargestellt.
3 zeigt ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Nach einer Freigabe, welche mit Feld 144 dargestellt ist, kann eine erste Fehlerprüfung durchgeführt werden, welche mit Feld 146 dargestellt ist. Wenn nach der ersten Fehlerprüfung kein erster Fehler erkannt wird, wie in 3 mit Pfeil 148 dargestellt, wird das Verfahren mit einem i. O. Ergebnis abgeschlossen, wie mit Feld 150 dargestellt. Wenn nach der ersten Fehlerprüfung der erste Fehler erkannt wird, wie in 3 mit Pfeil 152 dargestellt, wird eine Temperatur des Abgases in dem Abgasraum bestimmt, wie mit Feld 154 dargestellt. Insbesondere kann überprüft werden, ob genügend Abgaswärme vorhanden ist. Bei einer Überschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum über einen definierten Grenzwert, wie in 3 mit Pfeil 156 dargestellt, wird das Verfahren mit einem n. i. O. Ergebnis abgeschlossen, wie mit Feld 160 dargestellt. Bei einer Unterschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum unter den definierten Grenzwert, wie in 3 mit Pfeil 162 dargestellt, wird eine zweite Fehlerprüfung durchgeführt, wie mit Feld 164 dargestellt. Es kann hierzu ein OPL-Fehlerverdacht gesetzt werden, wie mit Feld 166 dargestellt. Wenn nach der zweiten Fehlerprüfung ein zweiter Fehler erkannt wird, wie mit Feld 168 dargestellt, wird das Verfahren mit dem n. i. O. Ergebnis abgeschlossen, wie in 3 mit Pfeil 170 dargestellt. Wenn nach der zweiten Fehlerprüfung kein zweiter Fehler erkannt wird, wird das Verfahren mit dem i. O. Ergebnis abgeschlossen, wie in 3 mit Pfeil 172 dargestellt.
4A bis 4C zeigen Temperaturverläufe für eine Lambdasondenkeramik über die Zeit. 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.
5 zeigt Temperaturverläufe sowie Sondenspannungssignale für eine Lambdasondenkeramik. Die Temperaturverläufe entsprechen den Temperaturverläufen gemäß der 5A bis 5C. 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.
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.
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.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 160-165 [0001]

Claims

Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers einer Breitbandlambdasonde (112), welche eingerichtet ist, mindestens eine Eigenschaft eines Abgases in einem Abgasraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Durchführen einer ersten Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der ersten Fehlerprüfung kein erster Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: b1) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der ersten Fehlerprüfung der erste Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: b2) Bestimmung einer Temperatur des Abgases in dem Abgasraum; wobei bei einer Überschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum über einen definierten Grenzwert der folgende Schritt durchgeführt wird: c1) Abschließen des Verfahrens mit einem n. i. O. Ergebnis; wobei bei einer Unterschreitung der Temperatur des Abgases in dem Abgasraum unter den definierten Grenzwert der folgende Schritt durchgeführt wird: c2) Durchführen einer zweiten Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der zweiten Fehlerprüfung ein zweiter Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: c21) Abschließen des Verfahrens mit dem n. i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der zweiten Fehlerprüfung kein zweiter Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: c22) Abschließen des Verfahrens mit dem i. O. Ergebnis.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mittels mindestens eines ersten Temperaturmodells der Breitbandlambdasonde, insbesondere mittels eines WPA-Modells oder eines BP-Modells, eine Betriebstemperatur der Breitbandlambdasonde ermittelt wird, wobei bei einem Überschreiten der durch das erste Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur über einen weiteren definierten Grenzwert das Verfahren zur Erkennung des Open Load Fehlers freigegeben wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Fehlerprüfung und/oder die zweite Fehlerprüfung eine Analyse von zeitlichen Verläufen der Signale der Anschlussleitungen der Breitbandlambdasonde (112) umfasst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt b2) die Temperatur des Abgases in dem Abgasraum mittels eines zweiten Temperaturmodells ermittelt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das zweite Temperaturmodell unter Berücksichtigung mindestens eines der folgenden Parameter ermittelt wird: einer Geometrie des Abgasraums; eines Abgasmassenstroms; eines Betriebszustands eines Motors des Kraftfahrzeugs.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite Fehlerprüfung des Schritts c2) nach einem Ablauf einer Wartezeit beendet wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei eine Dauer der Wartezeit mittels des ersten Temperaturmodells bestimmt wird.
System, umfassend mindestens eine Breitbandlambdasonde (112) und mindestens eine Steuerung, wobei die Steuerung mindestens einen Prozessor umfasst, wobei die Steuerung eingerichtet ist, die Verfahrensschritte nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, um bei Ablauf auf einem Computer oder Computer-Netzwerk das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, welche eingerichtet ist, nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer-Netzwerkes das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.