DE102021214192A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102021214192A1
DE102021214192A1 DE102021214192.7A DE102021214192A DE102021214192A1 DE 102021214192 A1 DE102021214192 A1 DE 102021214192A1 DE 102021214192 A DE102021214192 A DE 102021214192A DE 102021214192 A1 DE102021214192 A1 DE 102021214192A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
sensor
gas sensor
catalytic converter
determining
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102021214192.7A
Other languages
English (en)
Inventor
Julian Tobias Zauner
Michael Fey
Bernd Kraewer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102021214192.7A priority Critical patent/DE102021214192A1/de
Priority to US18/078,297 priority patent/US20230184154A1/en
Priority to CN202211589596.4A priority patent/CN116263120A/zh
Publication of DE102021214192A1 publication Critical patent/DE102021214192A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/007Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring oxygen or air concentration downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/008Mounting or arrangement of exhaust sensors in or on exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/026Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/20Sensor having heating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0416Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602Temperature of exhaust gas apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/101Three-way catalysts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (200) zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (121) in einem Abgassystem (120) einer Brennkraftmaschine (110) mit zumindest einem Katalysator (122) und zumindest einem ersten Abgassensor (121) stromauf des zumindest einen Katalysators (122) und zumindest einem zweiten Abgassensor (123) stromab des zumindest einen Katalysators (122), umfassend ein Aufheizen des ersten und des zweiten Abgassensors (121, 123) auf eine Temperatur oberhalb einer Mindestbetriebstemperatur des jeweiligen Abgassensors (121, 123), ein Ermitteln (210) eines ersten Sensorsignals des ersten Abgassensors (121), ein Ermitteln (220) eines zweiten Sensorsignals des zweiten Abgassensors (123), ein Vergleichen (230) des ersten und des zweiten Sensorsignals in einem Betriebszeitraum, in dem eine Temperatur des zumindest einen Katalysators (122) einen Temperaturschwellwert nicht überschreitet, und ein Ermitteln (250) eines Betriebsparameters des ersten Abgassensors (121) auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens (230) des ersten und des zweiten Sensorsignals. Ferner werden eine Recheneinheit (130) und ein Computerprogramm zur Durchführung eines solchen Verfahrens (200) vorgeschlagen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Um die Vorgaben der Abgasgesetzgebung in den jeweiligen Märkten zu erfüllen, werden in Abgassystemen von Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor in der Regel Katalysatoren und Sensoren, insbesondere Abgassensoren wie z.B. Lambdasonden, verbaut. Da diese Komponenten zwingend für die Einhaltung der Grenzwerte notwendig sind, werden sie durch verschiedene Diagnosen überwacht.
  • Insbesondere in Systemen mit Ottomotoren wird vorzugsweise ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis (Lambda = 1) angestrebt. Das bedeutet, dass genau so viel Sauerstoff in den Brennraum des Motors geführt wird, wie notwendig ist, um den Kraftstoff vollständig zu Kohlenstoffdioxid und Wasser zu verbrennen. Auch bei anderen Motorkonzepten gibt es Betriebsstrategien, die einen Betrieb mit einem Abgaslambda von 1 notwendig machen (Beispiele: Regeneration von Partikelfiltern, Aufheizstrategien, ...).
  • Der Vorteil von einem Betrieb des Verbrennungsmotors mit einem Abgaslambda = 1 ist, dass die Abgasemissionen hinter einem Drei-Wege-Katalysator (engl. three way catalyst TWC) ein Minimum bei diesem Luft-Kraftstoff-Verhältnis haben. Aus diesem Grund wird der Lambdawert der Verbrennung vorzugsweise auf Lambda = 1 geregelt.
  • Um eine schnelle Regelung des Lambdawertes vor dem Katalysator zu ermöglichen, kann mindestens eine Lambdasonde vor dem Drei-Wege-Katalysator eingesetzt werden. Dieser erste Regelkreis kann die Sauerstoffspeicherfähigkeit des Katalysators jedoch nicht mitberücksichtigen. Aus diesem Grund kann vorzugsweise mindestens eine weitere Lambdasonde hinter dem Katalysator eingesetzt werden, um sicherzustellen, dass der Lambdawert des Abgases auch hinter dem Katalysator im emissions-optimalen Bereich liegt.
  • Da die Sonde hinter dem Katalysator „geschützt“ liegt und somit nicht so hohen Abgastemperaturen sowie Temperatur- und Druckschwankungen ausgesetzt ist wie eine Sonde zwischen Auslassventil des Motors und dem Katalysator, wird allgemein davon ausgegangen, dass diese Sonde weniger anfällig für Alterungseffekte und Fehlsichtigkeit ist. Aus diesem Grund kann eine Sonde hinter dem Katalysator als sog. „Führungssonde“ im System eingesetzt werden.
  • Aufgrund von Alterungseffekten im Verbrennungssystem (z.B. Ablagerungen an Einspritzdüsen) oder an der Sonde vor dem Katalysator, Strähnigkeiten bzw. Unregelmäßigkeiten im Abgasmassenstrom, Undichtigkeiten im Abgassystem, usw. kann es zu dauerhaft unterschiedlichen Lambda-Messwerten an den einzelnen Lambdasonden kommen. Diese Messabweichungen zwischen einer Sonde vor dem Katalysator und einer Sonde hinter dem Katalysator werden als Fuel-Trim oder Lambda-Offset bezeichnet. Sie werden in der Regel integriert und mit Hinblick auf eine optimale Lambdaregelung im System korrigiert. Sollte die Abweichung eine definierte Schwelle überschreiten, wird ein Fehler im System gemeldet und die Motorkontrollleuchte (engl. Malfunction Indicator Light MIL) aktiviert.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
  • Die Erfindung basiert darauf, die Signale von zwei Abgassensoren in einem Zustand mit kaltem Katalysator zu vergleichen. Dabei wird ausgenutzt, dass in einem solchen Zustand eine Speicherfähigkeit des Katalysators für Abgasbestandteile (noch) sehr gering ist und die Abgaszusammensetzung daher durch den Katalysator nicht wesentlich beeinflusst wird. Während bei einer Ermittlung der Signal-Abweichung zwischen einem Abgassensor vor dem Katalysator und einem Abgassensor hinter dem Katalysator nach dem Light-Off des Katalysators aufwändig das nichtlineare Verhalten der Sauerstoffspeicherfähigkeit berücksichtigt werden muss, ist vor dem Light-Off nur die Gaslaufzeit des Abgases als Abweichung zu berücksichtigen.
  • Im Einzelnen umfasst das Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Katalysator und einem ersten Abgassensor stromauf des zumindest einen Katalysators und einem zweiten Abgassensor stromab des zumindest einen Katalysators ein Aufheizen des ersten und des zweiten Abgassensors auf eine Temperatur oberhalb einer Mindestbetriebstemperatur des jeweiligen Abgassensors, ein Ermitteln eines ersten Sensorsignals des ersten Abgassensors, ein Ermitteln eines zweiten Sensorsignals des zweiten Abgassensors, ein Vergleichen des ersten und des zweiten Sensorsignals in einem Betriebszeitraum, in dem eine Temperatur des zumindest einen Katalysators einen Temperaturschwellwert nicht überschreitet, und ein Ermitteln eines Betriebsparameters des ersten Abgassensors auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens des ersten und des zweiten Sensorsignals. Mit diesem Verfahren ist eine sehr schnelle und robuste Erkennung einer Messabweichung möglich. Andere Funktionalitäten, die erst nach der Feststellung des fehlerfreien Zustands freigegeben werden dürfen, können früher als bisher freigegeben werden. Im Fall von großen Messabweichungen kann gegebenenfalls sehr schnell ein entsprechender Fehlereintrag erfolgen. Die Laufhäufigkeit der Diagnosen wird dadurch verbessert. Die Erfindung ist auch für mehrere Abgassensoren stromauf und/oder mehrere Abgassensoren stromab des zumindest einen Katalysators geeignet.
  • Bevorzugt wird bei dem Vergleichen des ersten und des zweiten Sensorsignals eine Gaslaufzeit in dem Abgassystem zwischen einer Position des ersten Abgassensors und einer Position des zweiten Abgassensors berücksichtigt. Damit wird an beiden Sensorpositionen im Wesentlichen das identische Abgassegment analysiert, wodurch Abweichungen zwischen den Sensorsignalen hauptsächlich auf unterschiedlichen Messqualitäten beruhen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Vergleichen des ersten und des zweiten Sensorsignals in einem Betriebszeitraum ein Bestimmen einer Differenz des ersten und des zweiten Sensorsignals und ein Aufsummieren bzw. Aufintegrieren der Differenz über die Zeit. Auf diese Weise kann eine manifeste Abweichung sicher erkannt werden, wobei kurze Schwankungen bzw. Rauschen weniger ins Gewicht fallen.
  • Insbesondere wird der Temperaturschwellwert so ausgewählt, dass eine Speicherfähigkeit des zumindest einen Katalysators für Abgasbestandteile, insbesondere Sauerstoff, höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, bevorzugt höchstens 5%, einer Nennspeicherfähigkeit des zumindest einen Katalysators beträgt. Damit wird eine Beeinflussung der Abgaszusammensetzung stromab des zumindest einen Katalysators weitgehend vermieden, was die Vergleichbarkeit der Sensorsignale miteinander erhöht bzw. den Vergleich erleichtert.
  • Der Temperaturschwellwert wird insbesondere aus einem Bereich von 0°C bis 250°C, insbesondere von 10°C bis 200°C, bevorzugt von 20°C bis 100°C, ausgewählt, wobei Ober- und Untergrenzen beliebig kombinierbar sind. Dies sind Temperaturbereiche, in denen der Katalysator noch nicht betriebsbereit, insbesondere nicht konvertierfähig, ist und keine wesentliche Speicherfähigkeit für Abgasbestandteile aufweist.
  • Bevorzugt umfassen der erste und/oder der zweite Abgassensor eine Breitbandlambdasonde und/oder eine Sprunglambdasonde und/oder einen NOxSensor und/oder einen Sauerstoffsensor. Dies sind besonders relevante Sensoren für die Steuerung von Abgassystemen.
  • Bevorzugt wird eine Maßnahme, insbesondere ein Ausgeben einer Warnmeldung und/oder ein Ermitteln eines Korrekturwerts, in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter durchgeführt. Dadurch kann einerseits eine zwar festgestellte, jedoch noch akzeptable Abweichung zwischen dem ersten und dem zweiten Sensorsignal berücksichtigt werden, um die Steuerung des Abgassystems, bspw. durch Adaption einer Auswertung der Sensorsignale, präziser zu gestalten. Andererseits kann eine nicht mehr akzeptable Abweichung zur Feststellung einer Fehlfunktion und entsprechender Benachrichtigung eines Nutzers genutzt werden, um ggf. eine Wartung oder einen Austausch des Abgassensors anzufordern.
  • Dabei kann ein ermittelter Korrekturwert, der beispielsweise in Form eines Korrekturfaktors oder eines additiven Lambda-Offsets bestimmt sein kann, zur zukünftigen Auswertung des ersten Sensorsignals herangezogen werden und dazu mit dem ersten Sensorsignal verrechnet werden. Beispielsweise kann bei einem ermittelten Lambda-Offset das erste Sensorsignal jeweils mit dem Lambda-Offset addiert werden, um ein korrigiertes Sensorsignal zu erhalten. So kann eine erkannte Fehlsichtigkeit korrigiert werden, was die Regelungsgüte der Lambdaregelung positiv beeinflusst.
  • Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
  • Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN-Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt schematisch ein Fahrzeug mit Brennkraftmaschine und Katalysator, wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
    • 2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung in Form eines stark vereinfachten Flussdiagramms.
  • Ausführungsform(en) der Erfindung
  • In 1 ist ein Fahrzeug, wie es im Rahmen der Erfindung verwendet werden kann, schematisch dargestellt und insgesamt mit 100 bezeichnet. Das Fahrzeug 100 umfasst eine Brennkraftmaschine 110, hier beispielsweise mit sechs angedeuteten Zylindern, ein Abgassystem 120, das einen ersten 122 und einen zweiten 124 Katalysator aufweist, sowie eine Recheneinheit 130, die zur Steuerung von Brennkraftmaschine 110 und Abgassystem 120 eingerichtet und mit diesen datenleitend verbunden ist. Ferner ist die Recheneinheit 130 in dem dargestellten Beispiel mit Sensoren 121, 123, 127 datenleitend verbunden, die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 110 und/oder des Abgassystems 120 erfassen. In dem dargestellten Beispiel kann beispielsweise eine Breitbandlambdasonde 121 stromauf und eine Sprunglambdasonde 123 stromab eines Drei-Wege-Katalysators 122 vorgesehen sein. Es versteht sich, dass weitere Sensoren vorhanden sein können, die nicht dargestellt sind. Das Abgassystem 120 kann ggf. auch noch weitere Reinigungskomponenten, wie beispielsweise Partikelfilter und/oder weitere Katalysatoren, aufweisen, die hier jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt sind.
  • Der Einfachheit halber wird im Folgenden nur ein einzelner Drei-Wege-Katalysator (TWC) 122 betrachtet. Die Erfindung ist sinngemäß aber auch auf weitere Katalysatoren und/oder andere Katalysatortypen im Abgassystem 120 anwendbar, wenn vor und hinter dem jeweiligen Katalysator eine Lambdasonde oder ein anderer Abgassensor, der insbesondere ein Lambdasignal bereitstellt, vorhanden ist. Die Erfindung kann grundsätzlich mit jedem Verbrennungsmotor, der stöchiometrisch betrieben wird (z.B. Benzin, Alkohol, Gas, ggf. Wasserstoff) verwendet werden, bei dem insbesondere der Einsatz eines Katalysators mit Sauerstoffspeicherfähigkeit sinnvoll ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Abgassysteme beschränkt, in denen Katalysatoren mit Sauerstoffspeicherfähigkeit verbaut sind.
  • Die Recheneinheit 130 umfasst in dem hier dargestellten Beispiel einen Datenspeicher 132, in dem beispielsweise Rechenvorschriften und/oder Parameter (z.B. Schwellwerte, Kenngrößen der Brennkraftmaschine 110 und/oder des Abgassystems 120 o.Ä.) abgelegt sein können.
  • Die Brennkraftmaschine 110 treibt Räder 140 an und kann in bestimmten Betriebsphasen auch von den Rädern angetrieben werden (z.B. sog. Schubbetrieb).
  • In 2 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung am Beispiel eines Verfahrens schematisch in Form eines Flussdiagramms dargestellt und insgesamt mit 200 bezeichnet.
  • In der Beschreibung des Verfahrens 200 verwendete Verweise auf Komponenten eines Fahrzeugs bzw. eines Teils eines Fahrzeugs beziehen sich insbesondere auf das in 1 dargestellte Fahrzeug 100.
  • Das Verfahren 200 ist im Folgenden schrittweise dargestellt, um ein besseres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen. Dies ist jedoch nicht so zu verstehen, dass die Erfindung auf eine schrittweise Durchführung des Verfahrens 200 beschränkt ist. Vielmehr können einzelne Schritte auch gleichzeitig oder in anderer, beispielsweise umgekehrter Reihenfolge durchgeführt werden, wenn dies nicht ausdrücklich anders angegeben ist. Auch eine im Wesentlichen kontinuierliche Durchführung mancher der beschriebenen Schritte kann gegebenenfalls vorteilhaft sein.
  • Es sei hier nochmals betont, dass das Verfahren 200 in einem Zustand des Abgassystems 120 durchgeführt wird, in dem der Katalysator 122 eine Temperatur aufweist, die einen Temperaturschwellwert nicht überschreitet. Beispielsweise kann der Temperaturschwellwert 150°C betragen. Bei einer Temperatur unterhalb dieses Temperaturschwellwerts sind eine Speicherfähigkeit und ein Katalysevermögen des Katalysators 122 so gering, dass eine Zusammensetzung des Abgases, das durch den Katalysator 122 strömt, nicht wesentlich verändert wird.
  • Im Rahmen eines Schritts 210 des Verfahrens 200 wird ein erstes Sensorsignal der Lambdasonde 121 stromauf des Katalysators 122 erfasst. In einem Schritt 220 wird ein zweites Sensorsignal der Lambdasonde 123 stromab des Katalysators 122 erfasst.
  • Das erfasste erste und zweite Sensorsignal werden in einem Schritt 230 miteinander verglichen. Dabei wird eine Gaslaufzeit, die das Abgas zum Passieren des zwischen der Position der Lambdasonde 121 und der Position der Lambdasonde 123 gelegenen Abschnitts des Abgassystems 120 benötigt, berücksichtigt, so dass Signale, die ein identisches Abgas betreffen, miteinander verglichen werden. Die Gaslaufzeit kann beispielsweise aus einer bekannten Entfernung bzw. einem bekannten Abgassystemvolumen zwischen den beiden Sensorpositionen in Kombination mit einem gemessenen Abgasmassenstrom oder einer aus einer (Differenz-)Druckmessung ermittelten Strömungsgeschwindigkeit errechnet werden. Bei dem Vergleich kann beispielsweise eine Lambdadifferenz berechnet werden. Die so ermittelte Lambdadifferenz wird bevorzugt über die Zeit integriert bzw. aufsummiert, so dass sich bei einer länger andauernden Abweichung der beiden Sensorsignale in die gleiche Richtung ein wachsendes Vergleichsergebnis ergibt, während bei einer Abweichung mit wechselndem Vorzeichen das Vergleichsergebnis um Null herum schwankt.
  • In einem Schritt 240 wird, basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs aus Schritt 230, beispielsweise auf der über die Zeit summierten bzw. integrierten Lambdadifferenz, der weitere Ablauf des Verfahrens 200 festgelegt. Dazu kann beispielsweise die integrierte Lambdadifferenz mit einem oder mehreren Differenzschwellwerten verglichen werden. Liegt die integrierte Lambdadifferenz unter einem ersten, niedrigen Schwellwert, der beispielsweise Δλ = 0,03 betragen kann, so kehrt das Verfahren zu den Schritten 210 und 220 zurück. [KB(1]
  • Liegt die Lambdadifferenz hingegen über einem zweiten, hohen Schwellwert, der beispielsweise 0,06 [KB(2] betragen kann, so fährt das Verfahren mit einem Schritt 260 fort, in dem eine Fehlfunktion der Lambdasonde 121 stromauf des Katalysators 122 festgestellt und eine entsprechende Maßnahme, beispielsweise ein Ausgeben einer Warnmeldung, insbesondere in Form einer Ansteuerung einer Motorkontrollleuchte, durchgeführt wird.
  • Liegt die Lambdadifferenz hingegen zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert, kann das Verfahren mit einem Schritt 250 fortfahren, in dem ein Korrekturwert, beispielsweise in Form eines Korrekturfaktors oder eines additiven Lambda-Offsets ermittelt wird, der in dem Datenspeicher 132 der Recheneinheit 130 hinterlegt wird und zur zukünftigen Auswertung des ersten Sensorsignals herangezogen wird. Insbesondere kann ggf. basierend auf der festgestellten Abweichung auch eine Ursache der jeweiligen Abweichung ermittelt werden. Beispielsweise kann bei relativ niedriger Abweichung von einem sog. Fueltrim-Fehler ausgegangen werden, der durch eine Anpassung der der Brennkraftmaschine zugeführten Kraftstoffmenge korrigiert bzw. ausgeglichen werden kann, während insbesondere bei höheren Abweichungen ein Offset zwischen der Lambdasonde 121 und der Lambdasonde 123 als Ursache in Frage kommt, der rechnerisch bei der Signalauswertung korrigiert werden kann.
  • Die konkreten ersten und zweiten Schwellwerte können selbstverständlich abweichend von den hier angegebenen Beispielen gewählt werden. Ist beispielsweise der erste, niedrige Schwellwert gleich null, wird die ermittelte Abweichung immer und kontinuierlich korrigiert. Der obere Schwellwert kann beispielsweise auch ganz entfallen.

Claims (12)

  1. Verfahren (200) zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (121) in einem Abgassystem (120) einer Brennkraftmaschine (110) mit zumindest einem Katalysator (122) und einem ersten Abgassensor (121) stromauf des zumindest einen Katalysators (122) und einem zweiten Abgassensor (123) stromab des zumindest einen Katalysators (122), umfassend: Aufheizen des ersten und des zweiten Abgassensors (121, 123) auf eine Temperatur oberhalb einer Mindestbetriebstemperatur des jeweiligen Abgassensors (121, 123), Ermitteln (210) eines ersten Sensorsignals des ersten Abgassensors (121), Ermitteln (220) eines zweiten Sensorsignals des zweiten Abgassensors (123), Vergleichen (230) des ersten und des zweiten Sensorsignals in einem Betriebszeitraum, in dem eine Temperatur des zumindest einen Katalysators (122) einen Temperaturschwellwert nicht überschreitet, und Ermitteln (250) eines Betriebsparameters des ersten Abgassensors (121) auf Basis eines Ergebnisses des Vergleichens (230) des ersten und des zweiten Sensorsignals.
  2. Verfahren (200) nach Anspruch 1, wobei bei dem Vergleichen (230) des ersten und des zweiten Sensorsignals eine Gaslaufzeit in dem Abgassystem (120) zwischen einer Position des ersten Abgassensors (121) und einer Position des zweiten Abgassensors (123) berücksichtigt wird.
  3. Verfahren (200) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Vergleichen (230) des ersten und des zweiten Sensorsignals in einem Betriebszeitraum ein Bestimmen einer Differenz des ersten und des zweiten Sensorsignals und ein Aufsummieren bzw. Aufintegrieren der Differenz über die Zeit umfasst.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Temperaturschwellwert so ausgewählt wird, dass eine Speicherfähigkeit des zumindest einen Katalysators (122) für Abgasbestandteile, insbesondere Sauerstoff, höchstens 20%, insbesondere höchstens 10%, bevorzugt höchstens 5%, einer Nennspeicherfähigkeit des zumindest einen Katalysators (122) beträgt.
  5. Verfahren (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Temperaturschwellwert aus einem Bereich von 0°C bis 250°C, insbesondere von 10°C bis 200°C, bevorzugt von 20°C bis 100°C, ausgewählt wird.
  6. Verfahren (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Abgassensor (121) eine Breitbandlambdasonde und/oder eine Sprunglambdasonde und/oder einen NOx-Sensor und/oder einen Sauerstoffsensor umfasst, und/oder wobei der zweite Abgassensor (123) eine Breitbandlambdasonde und/oder eine Sprunglambdasonde und/oder einen NOx-Sensor und/oder einen Sauerstoffsensor umfasst.
  7. Verfahren (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein Durchführen einer Maßnahme (260) in Abhängigkeit von dem Betriebsparameter.
  8. Verfahren (200) nach Anspruch 7, wobei die Maßnahme eines oder mehrere aus der Gruppe aus einem Ausgeben einer Warnmeldung und einem Ermitteln eines Korrekturwerts umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Maßnahme ein Ermitteln eines Korrekturwerts umfasst und der ermittelte Korrekturwert mit dem ersten Sensorsignal verrechnet wird, um ein korrigiertes Sensorsignal zu erhalten.
  10. Recheneinheit (130), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens (200) nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
  11. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (130) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens (200) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit (130) ausgeführt wird.
  12. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 11.
DE102021214192.7A 2021-12-13 2021-12-13 Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine Pending DE102021214192A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214192.7A DE102021214192A1 (de) 2021-12-13 2021-12-13 Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine
US18/078,297 US20230184154A1 (en) 2021-12-13 2022-12-09 Method for determining a functionality of an exhaust gas sensor in an exhaust gas system of an internal combustion engine
CN202211589596.4A CN116263120A (zh) 2021-12-13 2022-12-12 用于确定内燃机排气系统中排气传感器的功能能力的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021214192.7A DE102021214192A1 (de) 2021-12-13 2021-12-13 Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021214192A1 true DE102021214192A1 (de) 2023-06-15

Family

ID=86498293

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021214192.7A Pending DE102021214192A1 (de) 2021-12-13 2021-12-13 Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20230184154A1 (de)
CN (1) CN116263120A (de)
DE (1) DE102021214192A1 (de)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331808A (en) 1992-04-16 1994-07-26 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen-sensor abnormality detecting device for internal combustion engine
DE69921895T2 (de) 1998-05-28 2005-12-22 Ford Global Technologies, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Dearborn Sondenkalibrierung zum Feststellen der Verschlechterung eines Katalysators
DE102004051747A1 (de) 2004-10-23 2006-04-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US20140005882A1 (en) 2011-05-24 2014-01-02 Keiichiro Aoki Sensor characteristic correction device
DE102013209487A1 (de) 2013-05-22 2014-11-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5331808A (en) 1992-04-16 1994-07-26 Nippondenso Co., Ltd. Oxygen-sensor abnormality detecting device for internal combustion engine
DE69921895T2 (de) 1998-05-28 2005-12-22 Ford Global Technologies, LLC (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Dearborn Sondenkalibrierung zum Feststellen der Verschlechterung eines Katalysators
DE102004051747A1 (de) 2004-10-23 2006-04-27 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US20140005882A1 (en) 2011-05-24 2014-01-02 Keiichiro Aoki Sensor characteristic correction device
DE102013209487A1 (de) 2013-05-22 2014-11-27 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20230184154A1 (en) 2023-06-15
CN116263120A (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008001569B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Adaption eines Dynamikmodells einer Abgassonde
EP1426575B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Abgasnachbehandlungssystems
EP3717757A1 (de) Verfahren zum betreiben einer abgasnachbehandlungsanlage einer brennkraftmaschine und abgasnachbehandlungsanlage
WO2013139512A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung von gas-sensoren
DE102011088296A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Dynamiküberwachung von Gas-Sensoren
DE102008042549A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose einer Abgassonde
WO2010009964A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur dynamiküberwachung einer breitband-lambdasonde
WO2011069760A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur diagnose von abweichungen bei einer einzelzylinder-lambdaregelung
DE102014203621A1 (de) Verfahren zur Alterungsbestimmung eines Oxidationskatalysators in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, Verfahren zur Ascheerkennung in einem Partikelfilter eines Abgasnachbehandlungssystems, Steuereinrichtung und Brennkraftmaschine
DE102020210727A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Manipulationskennung an einer technischen Einrichtung in einem Kraftfahrzeug mithilfe Methoden künstlicher Intelligenz
DE102009045376A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose der Dynamik eines Abgassensors
DE102008006631A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines Sauerstoffsensors sowie ein Verfahren zur Korrektur einer Diagnose eines Katalysators
DE102016200158A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102008006327A1 (de) Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine
DE102007002740A1 (de) Verfahren zur Anpassung von Betriebskenngrößen einer Brennkraftmaschine
DE102018202645A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln eines korrigierten Stickoxidwerts einer Brennkraftmaschine
DE102014202035A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Stickoxid-Speicher-Katalysators
DE102021214192A1 (de) Verfahren zum Ermitteln einer Funktionsfähigkeit eines Abgassensors in einem Abgassystem einer Brennkraftmaschine
DE102022204865A1 (de) Verfahren zur Überwachung und Regelung einer Abgasnachbehandlungsanlage mit mehreren in Reihe geschalteten Katalysatoren
EP1365234A2 (de) Verfahren zur Korrektur des NOx-Signals eines NOx-Sensors
DE102005046956B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Erkennen eines Verbrennungsaussetzers
DE102012200032A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Dynamik-Diagnose von Sensoren
DE102011076509A1 (de) Verfahren zur Diagnose und/oder zur Anpassung von mindestens einem System oder einer Systemkomponente einer Brennkraftmaschine
DE102020204809A1 (de) Verfahren und Recheneinheit zur Ermittlung eines Katalysatorzustandes
DE102007009841A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Beladungszustandes eines Partikelfilters

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R084 Declaration of willingness to licence