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Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtungen mit den in den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüchen genannten Merkmalen.
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Bei Kraftfahrzeugen mit modernen Verbrennungsmotoren, die im Mager- und Schichtladebetrieb einen geringeren Kraftstoffverbrauch aufweisen, ist zur Erfüllung der gesetzlichen Abgasvorschriften eine zusätzliche Nachbehandlung der Abgase zur Reduzierung von Stickoxyd(NOx)-Emissionen notwendig. Bevorzugt werden zur Lösung dieses Problems NOx-Speicherkatalysatoren eingesetzt, zu deren Überwachung NOx-Sensoren verwendet werden. Um eine hohe Emissionsstabilität des Motors zu erreichen, ist eine möglichst hohe Genauigkeit bei der Messung der NOx-Konzentration im Abgas, insbesondere für eine präzise Regelung des Magerbetriebs und des Speicherzyklus des NOx-Katalysators erforderlich. Aus der
EP 0892265 A1 ist in diesem Zusammenhang bereits ein Gas-Sensor für die Messung von Gas-Oxyden bekannt, bei dem Abgas zur Messung in ein Doppel-Messkammersystem geführt wird. Die Messkammern weisen für die Messung Nernst-Zellen auf. Während in der ersten Messkammer Sauerstoffmoleküle dem Gasgemisch entzogen werden, wird in der zweiten Messkammer das zu messende Gas-Oxyd, beispielsweise Stickoxyd, in Stickstoff und Sauerstoff zerlegt. Eine an die erste Kammer angelegte Pumpzellenspannung wird auf einen konstanten Wert geregelt, der einer konstanten Sauerstoffkonzentration in dieser Kammer entspricht.
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Idealerweise zeigt das Ausgangssignal eines NOx-Sensors exakt die tatsächliche NOx-Konzentration des Abgases an. Insbesondere sollte ein NOx-Sensor unter Bedingungen ohne NOx-Emission ein NOx-Signal = 0 liefern. Dies ist beispielsweise von Bedeutung für die Regelung des Speicherzyklus und für die Diagnose eines NOx-Speicherkatalysators mit hoher Einspeicherfähigkeit im Magerbetrieb, bei dem stromab des Speicherkatalysators bei nichtgeschädigtem Speicherkatalysator keine NOx-Emissionen auftreten.
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Das Signal eines realen NOx-Sensors setzt sich jedoch zusammen aus einem Signaloffset sowie einem Bereich mit einer Steigerung, die proportional zu der Messkomponente ist. Offset und Steigung können sich über die Betriebszeit hinweg verändern und damit zu einer ungenauen Signalauswertung führen. Aus dem Stand der Technik sind bereits Verfahren bekannt, die in Betriebszuständen mit hinreichend genau bekannten NOx-Konzentrationen diese mit dem vom NOx-Sensor abgegebenen Signal abgleichen. Zum Offsetabgleich werden insbesondere Schubabschaltungsphasen des Verbrennungsmotors benutzt, da üblicherweise in diesem nur Luft ohne NOx-Gehalt durch die Abgasanlage des Motors durchgesetzt wird. Aus der
WO 00/00729 A1 ist in diesem Zusammenhang beispielsweise bekannt, im Betriebsbereich der Schubabschaltung einer Brennkraftmaschine das Signal des NOx-Sensors zu erfassen und aus den einzelnen Messwerten einen Mittelwert zu bilden, der als Offsetwert des Sensorsignals gespeichert wird. Ferner wird im Betriebsbereich der Schubabschaltung die in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine einströmende Luftmasse aufsummiert und die Ermittlung des Offsetwertes erst freigegeben, wenn diese Luftmassensumme einen Schwellenwert überschreitet.
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Ferner ist aus der
DE 100 03 228 A1 bekannt, die NOx-Konzentration in einer Betriebsphase der Verbrennungsmaschine, in der bekannt ist, dass die NOx-Konzentration einen Wert nahe Null durchläuft, zu messen und eine Suche nach einem Minimum der NOx-Konzentration durchzuführen. Das gefundene Minimum wird als Nullpunkt für eine Kalibrierung der Messeinrichtung übernommen. Wenn während der Minimumsuche vorgegebene Randbedingungen für Sensor-Betriebsparameter nicht erfüllt sind, wird ein gefundenes Minimum nicht als Nullpunkt für die Kalibrierung der Messeinrichtung übernommen. Bekannte Randbedingungen hierbei sind die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators, das Vorliegen eines mageren Abgases im Bereich des NOx-Speicherkatalysators, die Sensortemperatur und der Abgasmassenstrom. Aus der
DE 199 26 139 A1 ist auch ein Verfahren zur Offsetermittlung bei einem NOx-Sensor in bestimmten Betriebspunkten nach der Regenerierung des Katalysators bekannt, bei dem eine zeitliche Korrelation zwischen der Sensormessung und dem Motorbetriebszustand durch Ermittlung eines Minimums eines NOx-Signals erreicht wird. Kommt es vor der Bestimmung dieses Nullpunkts, beispielsweise vor Ablauf einer notwendigen Zeitspanne, zu Vorgängen, welche die Einlagerung von NOx in den NOx-Speicherkatalysator stören, so wird der entsprechende Nullpunkt nicht als Referenzwert übernommen. sondern es wird ein vorbestimmter Referenzwert verwendet. Derartige Vorgänge, die die Kontinuität der Einlagerung von NOx stören können, sind beispielsweise eine Schubabschaltungsphase, ein nichtmagerer Motorbetrieb oder eine starke Änderung in der Motorlast.
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Obwohl die Festlegung von Randbedingungen, die insbesondere die Abgastemperatur am Sensor, die Sensortemperatur oder der Abgasmassenstrom während des Offsetabgleichs erfüllen müssen, zu einer erhöhten Genauigkeit bei der Ermittlung des Offset beitragen, werden während einer Schubphase oder eines anderen Messintervalls, bei dem hinreichend genau bekannte NOx-Konzentration im Abgas vorliegen, gelegentlich Abweichungen des Signals von einem repräsentativen Verlauf beobachtet.
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Bei Sensorik verschiedenster Bauart ist bekannt, dass deren Signalwerte nur unter bestimmten Bedingungen eine gewünschte Genauigkeit erreichen und deren Signalabgabe daher an Freigaben gekoppelt wird, durch die eine Betriebsbereitschaft des jeweiligen Sensors definiert wird. Bei vielen Abgassensoren, die in der Abgasanlage eines Verbrennungsmotors angeordnet sind, beispielsweise Lambdasonden, ist unter anderem das Erreichen eines festgelegten Temperaturbereichs erforderlich, der üblicherweise durch das Einregeln eines elektrischen Widerstandswertes des Abgassensors eingestellt wird.. Üblicherweise ist die Anwendung der Signale eines derartigen Sensors durch eine Steuerungseinheit zur Verarbeitung der Sensorsignale an deren Betriebsbereitschaft gekoppelt. So wird zum Beispiel bei Verbrennungskraftmaschinen eine Lambdaregelung üblicherweise erst dann aktiviert, wenn die zugehörige Lambdasonde betriebsbereit ist. Einer Betriebsbereitschaft eines derartigen Sensors entspricht ein auf einen vorgegebenen Wert gesetztes Sensor-Betriebsbereitschaftssignal (Sensor-BBS). Analog wird bei Sensoren zur Detektion von Schadstoffen im Abgas, beispielsweise Stickoxyd (NOx), Kohlenwasserstoff (HC) oder Schwefelsensoren verfahren.
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Unter bestimmten Bedingungen kann die Betriebsbereitschaft des Sensors zurückgenommen werden, das heißt das Sensor-BBS zurückgesetzt werden. Dies kann zum Beispiel durch starke Abkühlvorgänge erforderlich sein, bei denen der Sensor nicht auf einer Soll-Temperatur gehalten werden kann. Ferner können durch sensorinterne dynamische Vorgänge Bedingungen eintreten, unter denen die Betriebsbereitschaft zurückgenommen wird. Solche dynamische Vorgänge können zum Beispiel die Regelprozesse der Messkammern von NOx-Sensoren sein, wie sie beispielsweise aus der
EP 0892265 A1 bekannt sind. Während in einer ersten Messkammer Sauerstoffmoleküle dem Gasgemisch entzogen werden, wird in einer zweiten Messkammer das zu messende Gasoxyd in Stickstoff und Sauerstoff zerlegt. Eine an die erste Kammer angelegte Pumpzellenspannung wird auf einen konstanten Wert geregelt, der einer konstanten Sauerstoffkonzentration in dieser Kammer entspricht. Wenn ein derartiger Sensor sich in einem stark dynamischen Regelbetrieb befindet, wird ein Betriebsbereitschaftssignal zurückgesetzt, bis die Regelung der Messzellen wieder angesprungen ist.
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Üblicherweise führt eine kurzzeitige Rücknahme der Betriebsbereitschaft nicht zu problematischen Zuständen in dem System. So kann zum Beispiel ein Verbrennungsmotor mit einer kurzzeitig ausgefallenen Lambdaregelung auch rein vorgesteuert im sogenannten open loop betrieben werden. Für eine optimale Nutzung komplizierter Systeme ist jedoch eine möglichst ununterbrochene Anwendung von Sensoriken von Bedeutung. In diesem Zusammenhang ist bereits aus der
EP 0234584 B1 ein Steuersystem bekannt, mit einem Sauerstoffsensor und einer Fehlerdetektionseinrichtung zur Überwachung der Funktionen des Sauerstoffsensors. Die Signale des Sauerstoffsensors und der Fehlerdetektionseinrichtung werden einer Steuereinrichtung zugeführt, die eine closed-loop-Steuerung und eine open-loop-Steuerung beinhaltet. Hierbei ist die closed-loop-Steuerung wenigstens teilweise auf das Sauerstoffsensorsignal gestützt, während die open-loop-Steuerung das Sauerstoffsensorsingal im wesentlichen ignoriert.
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Ferner weist das Steuersystem eine Verzögerungseinrichtung auf, um das Schalten von einer der Regelkreissteuerfunktion zur anderen zu verzögern. Die Verzögerung ist dabei wenigstens zum Teil entsprechend der durch das Signal der Fehlerdetektionseinrichtung angezeigten vergangenen Betriebsfähigkeit des Sauerstoffsensors eingestellt.
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Ferner ist aus der
EP 0184020 B1 eine Vorrichtung zur Überprüfung der korrekten Funktion einer Lambdasonde bekannt, bei der eine Integration der Differenz zwischen Signalwert und einem vorgegebenen Referenzwert erfolgt. Wenn der Wert des Integrals einen vorgegebenen Schwellwert überschreitet, wird die Lambdasonde abgeschaltet, wobei der Grenzwert in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors variieren kann. Diese bekannte Vorrichtung ermöglicht es, bei fluktuierenden Sondensignalen eine Deaktivierung des Sensors erst nach Ablauf einer gewissen Zeitspanne vorzunehmen.
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Obwohl die Einführung von Verzögerungszeiten bei dem Umschalten von einer Steuerfunktion zur anderen oder zur Abschaltung des Sensors bei Signalfehlern eine erhöhte Verfügbarkeit des Sensorsignals ermöglicht, ist mit diesen Maßnahmen eine optimale Steuerung eines Sensors nur in einem beschränkten Umfang möglich.
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Aus der
DE 100 23 072 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung einer NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Verbrennungskraftmaschine mittels einer in einem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-empfindlichen Messeinrichtung bekannt, wobei in einer Schubabschaltungsphase der Verbrennungskraftmaschine ein Signal der NOx-empfindlichen Messeinrichtung für eine Kalibrierung der Messeinrichtung herangezogen wird. Dabei ist vorgesehen, dass während der Schubabschaltungs-phase mindestens ein vorgegebener Betriebsparameter der NOx-empfindlichen Messeinrichtung (
20) überprüft wird und das während der Schubabschaltungsphase ermittelte Signal (OUT) der Messeinrichtung (
20) mit dem mindestens einen Betriebsparameter korreliert wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte optimierte Steuerung eines Sensors ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Gemäß der Erfindung werden bei einem gattungsgemäßen Verfahren in einem ersten Schritt während eines vorgegebenen zeitlich vor einem Messintervall liegenden Freigabezeitintervalls die Werte von zumindest einem Sensor-Betriebsparameter ermittelt und mit einem zugeordneten Freigabewert verglichen. Hiermit werden Bedingungen erfasst, die einem stark dynamischen Regelbetrieb des NOx-Sensors entsprechen. In einem zweiten Schritt erfolgt in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis eine Entscheidung, ob eine Freigabe des NOx-Signals des NOx-Sensors zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts in dem nachfolgenden Messintervall erfolgen soll. Hierdurch wird es ermöglicht, Messintervalle mit einem nicht repräsentativen NOx-Signalverlauf von der Ermittlung des Offsetwerts auszuschließen, wenn diese kurze Zeit vor der Offsetermittlung stattgefundene dynamische Vorgänge mit negativer Auswirkung auf die Offsetermittlung umfassen. Wenn zu Beginn der Schubabschaltungsphase eine Entscheidung erfolgt, ob eine Freigabe des Signals des NOx-Sensors zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts erfolgt, kann damit das Einschwingverhalten des NOx-Sensors besonders einfach berücksichtigt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung liegt das Messintervall in dem Betriebsbereich einer Schubabschaltungsphase des Verbrennungsmotors, da hier besonders einfach und mit großer Sicherheit für hinreichend genau bekannte NOx-Konzentration im Abgas gesorgt werden kann.
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Eine weitere Verbesserung der Erfindung wird dadurch erreicht, dass das Messintervall mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit nach Beginn der Schubabschaltungsphase beginnt.
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Wird wie in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in dem Messintervall aus den einzelnen Messwerten ein Mittelwert gebildet, aus welchem der Offsetkorrekturwert ermittelt wird, ist damit eine besonders einfache Ausschaltung von zeitlichen Fluktuationen des NOx-Signals möglich. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der Beginn und die Länge des Freigabeintervalls in Abhängigkeit vom Einschwingverhalten des NOx-Sensors gewählt und damit eine optimale Anpassung an Sensoreigenschaften mit entsprechender Erhöhung der Genauigkeit, mit der die Offsetkorrektur ermittelt wird, erreicht.
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Bevorzugt wird ein Freigabeintervall von einer Länge von minimal fünf Sekunden und maximal dreißig Sekunden.
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Bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren als Sensor-Betriebsparameter eine Abgastemperatur und/oder eine Betriebstemperatur einer Katalysatoreinrichtung oder von Teilen von dieser gewählt. Der Freigabewert des Sensor-Betriebsparameters liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 200 und 600 Grad Celsius.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Sensor-Betriebsparameter eine Änderung der Abgastemperatur oder eine Betriebstemperatur einer Katalysatoreinrichtung oder von Teilen von dieser gewählt. Vorzugsweise wird als Freigabewert hier ein Intervall von plus/minus 20 Grad Celsius gewählt.
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Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung wird als Sensor-Betriebsparameter der Lambdawert des Abgases und/oder eine Variation des Lambdawerts verwendet. Der Lambdawert soll vorzugsweise dabei in einem Bereich zwischen 0,9 und 3 liegen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Sensor-Betriebsparameter die NOx-Konzentration und/oder eine Variation der NOx-Konzentration gewählt. Die NOx-Konzentration sollte dabei vorzugsweise einen Wert von 300 ppm nicht überschreiten.
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Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung werden als Sensor-Betriebsparameter der Abgasmassenstrom oder die Drehzahl der Brennkraftmaschine gewählt. Der Abgasmassenstrom soll dabei in einem Bereich zwischen 3,5 und 30 mg/sek. liegen.
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Bei einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Sensor-Betriebsparameter ein Luftmassenstrom gewählt.
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Wird ein NOx-Sensor in einer nach einem speichernden Katalysator befindlichen Einbaulage eingesetzt, wird als Sensor-Betriebsparameter die Speicherbeladung, insbesondere die NOx-Beladung, die Kohlenwasserstoffbeladung und/oder die Schwefelschadstoffbeladung gewählt. Vorzugsweise liegt die Beladung mit NOx bei einem NOx-Speicherkatalysator bei 200 mg.
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Die erwähnten Sensor-Betriebsparameter stehen in Bezug zu dem Regelbetrieb des NOx-Sensors. Ihre jeweils zugeordneten Freigabewerte charakterisieren Betriebsbereiche, in denen sich der Sensor vor dem Messintervall nicht in einem stark dynamischen Regelbetrieb befindet. Dies ermöglicht es durch Nichtgleichgewichtsprozesse verursachte Memoryeffekte auf das NOx-Sensorsignal zu berücksichtigen und damit Abweichungen von einem repräsentativen Sensorsignalverlauf während eines Messintervalls bei der Bestimmung des Offsetkorrekturwerts zu vermindern.
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Die Erfindung umfasst weiterhin eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Offsetkorrektur gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.. Erfindungsgemäß sind Mittel vorgesehen, um die Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt ferner bei einem gattungsgemäßen Verfahren zur Steuerung eines Sensors die Rücknahme des Betriebsbereitschaftssignals mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit ∆T zu einem Zeitpunkt T0 plus ∆T, wobei ∆T abhängig gewählt ist von einer Auswirkung, die eine Nicht-Erfüllung der betreffenden Sensor-Freigabebedingung zum Zeitpunkt T0 auf zumindest ein Sensorsignal und/oder auf das physikalische System gehabt hätte, mit dem die Steuereinheit zur Verarbeitung der Sensorsignale gekoppelt ist. Durch die verzögerte Rücknahme des Sensor-BBS kann bei nur kurzzeitig zurückgesetztem Sensor-BBS das physikalische System ohne signifikante Störungen weiter so gesteuert werden, als wenn der Sensor permanent betriebsbereit wäre. Es wird dementsprechend erfindungsgemäß auch bei Werten von Sensorbetriebsparametern, die normalerweise nicht die Kriterien für einen korrekten Betrieb des Sensors erfüllen, ein Sensorsignal für eine gewisse Zeit weitergeneriert und ausgewertet. Bei einem Abgassensor und einem Verbrennungsmotor ist damit in der Regel auch der verbrauchs- und emissionsoptimale Betriebszustand des Verbrennungsmotors häufiger erreichbar.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verzögerungszeit ∆T abhängig von der Auswirkung der Nicht-Erfüllung der betreffenden Sensor-Freigabebedingung zum Zeitpunkt T0 auf die Verarbeitung der Sensorsignale mittels der Steuereinheit gewählt. Damit ist auf besonders einfache Weise eine Berücksichtigung der Auswirkung, die eine Nicht-Erfüllung der betreffenden Sensor-Freigabebedingung zum Zeitpunkt T0 auf das physikalische System gehabt hätte, möglich.
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Wenn, wie gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die Verzögerungszeit abhängig von einer Größe des Sensorfehlers und/oder dem Dynamikverhalten des Sensorsignals bei Nichterfüllung der betreffenden Sensorfreigabebedingungen zum Zeitpunkt T0 gewählt wird, ist damit eine erhöhte Sensorverfügbarkeit und eine verbesserte Anpassung an die Systemanforderungen zu erreichen.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erfolgt zumindest im Zeitintervall T0 plus ∆T eine Überwachung für die betreffenden Sensorbetriebsparameter, ob die zugeordneten Freigabebedingungen erfüllt sind und in diesem Fall eine Freigabe des Sensors durch Rücknahme des Zurücksetzens des Sensor-Betriebsbereitschaftssignals. Hiermit lässt sich eine weitere Optimierung der Sensorverfügbarkeit erreichen.
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Wenn, wie bei einem weiteren bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren, der Sensor stromab eine NOx-Speicherkatalysators im Abgas eines magerlauffähigen Verbrennungsmotors angeordnet ist, ist damit eine Optimierung der Steuerung oder Regelung des Einsatzes des NOx-Speicherkatalysators erreichbar. Es kann damit insbesondere ein unnötiges Verbot einer Magerbetriebsphase vermieden werden.
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Ferner kann gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wenn die Verzögerungszeit ∆T kleiner/gleich einer kritischen Zeitkonstante für eine Regenerationsauslösung eines NOx-Speicherkatalysators gewählt wird, eine zu frühe Auslösung einer Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators durch eine NOx-Regenerationsregelung vermieden werden.
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Die Aufgabe wird ferner durch eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Steuerung eines Sensors gelöst, der eine Verzögerungseinrichtung aufweist, durch die das Zurücksetzen des Sensor-Betriebsbereitschaftssignals mit einer vorgegebenen Verzögerungszeit erfolgt, wobei Mittel vorgesehen sind, um die Verzögerungszeit abhängig zu wählen von einer Auswirkung, die die Nicht-Erfüllung der betreffenden Sensor-Freigabebedingung auf zumindest ein Sensorsignal und/oder auf das physikalische System hat.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben aus dem sich auch unabhängig von der Zusammenfassung in den Patentansprüchen weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben.
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Es zeigen in schematischer Darstellung:
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1 eine Brennkraftmaschine mit zugeordneter Abgasanlage,
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2 einen NOx-Sensor,
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3 ein Zeitdiagramm mit einem Freigabe- und einem Messintervall,
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4 eine Verbrennungskraftmaschine mit zugeordneter Abgasanlage,
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5 Komponenten eines Motorsteuergerätes.
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1 zeigt zur Veranschaulichung verschiedener Einbaulagen von NOx-Sensoren in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine 1, beispielsweise ein magerlauffähiger Ottomotor oder eine Dieselbrennkraftmaschine, mit einer Abgasanlage 2 und einem Motorsteuergerät 3, vorzugsweise zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Anzahl von Zylinderbänken 4 auf (entsprechende Komponenten sind nur mit einem Bezugszeichen versehen), denen jeweils ein eigener Abgaspfad 5 nachgeschaltet ist. In der Abgasanlage 2 ist zur Konvertierung von schädlichen oder unerwünschten Komponenten des Abgases in andere Komponenten eine Abgasreinigungsvorrichtung mit einem Vorkatalysator 6 und einem Hauptkatalysator 7 angeordnet. Vorzugsweise ist der Vorkatalysator 6 als 3-Wege-Katalysator und der Hauptkatalysator 7 als NOx-Speicherkatalysator ausgebildet.
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Stromabwärts der Zylinderbänke 4 sind in den Abgaspfaden 5 NOx-Sensoren 8 angeordnet, mit denen die NOx-Konzentration des durch die Abgasanlage 2 geführten Abgases der Brennkraftmaschine 1 gemessen werden kann. Stromaufwärts des Vorkatalysators 6 ist zudem ein weiterer NOx-Sensor 8' angeordnet. In einem Bereich der Abgasanlage 2 zwischen dem Vorkatalysator 6 und dem Hauptkatalysator 7, stromabwärts des Vorkatalysators 6 und stromaufwärts des Hauptkatalysators 7, ist ein weiterer NOx-Sensor 9 angeordnet. Ein weiterer Sensor 10 ist stromabwärts des Hauptkatalysators 7 in der Abgasanlage 2 angeordnet. Ferner können bei einer Abgasreinigungsvorrichtung mit mehreren Teilen, Sensoren stromauf oder stromab der jeweiligen Teile angeordnet sein.
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Zusätzlich zu den erwähnten Sensoren sind stromaufwärts und stromabwärts des Vorkatalysators 6 und stromaufwärts des Hauptkatalysators 7 Lambda-Sonden 11 bzw. 12 sowie zur Ermittlung der Betriebstemperatur oder der Abgastemperatur der Katalysatoreinrichtungen Temperatursensoren 13, 13' vorgesehen. Es versteht sich von selbst, dass alternativ oder zusätzlich weitere Temperatursensoren zur Messung der Betriebestemperatur der Abgasreinigungsvorrichtung oder von Teilen dieser vorgesehen sein können. Zur Abgasrückführung weist die Brennkraftmaschine 1 eine Abgasrückführeinrichtung 14 mit einem steuerbaren Ventil 15 auf.
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Das Motorsteuergerät 3 erfasst in an sich bekannter Weise über nicht dargestellte weitere Sensoren Sensor-Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1, wie beispielsweise Drosselklappenstellung, Luftmassenmesser, Abgasrückführungsrate, Zündzeitpunkt, Einspritzzeitpunkt von Vor- / Haupt- / Nacheinspritzungen, Einspritzdruck, Tumble-Klappenstellung, Ladedruck, Phasensteller der Nockenwelle, Drehzahl, Fahrpedalstellung, Last, Fahrgeschwindigkeit und dergleichen, und kann diese über (nicht dargestellte) Stellglieder gegebenenfalls beeinflussen, wobei zur Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät 3 und den Sensoren bzw. Stellgliedern ein Kabelsystem 14 oder dergleichen vorgesehen ist. Ferner umfasst das Motorsteuergerät 3 eine Lambda-Regeleinrichtung zur Regelung der Sauerstoffkonzentration im Abgas bzw. des Lambda-Werts.
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Das Motorsteuergerät 3 erhält von den NOx-Sensoren NOx-Signale aus denen die NOx-Rohemissionen der Brennkraftmaschine 1 bzw. die NOx-Konzentration stromabwärts der Katalysatoreinrichtungen 6 und / oder 7 ermittelt werden können.
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Der NOx-Speicherkatalysator 7 wird üblicherweise in einem Speicherzyklus betrieben, der zumindest einen üblicherweise langsamen Absorptionsmodus und einen schnelleren Regenerationsmodus umfasst. Die absorptive Speicherung erfolgt dabei bei einem Lambda-Wert > 1, die Ausspeicherung zu einem späteren Zeitpunkt bei einem Lambda-Wert < 1 oder = 1.
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Der in 2 dargestellte NOx-Sensor 20 zur Messung der NOx-Konzentration im Abgas besteht aus einem Sensorkörper 30 mit einer Festkörperelektrolyt-Keramik und ist als Doppelkammersensor mit einer ersten und zweiten Messkammer 22, 26 ausgebildet. Über eine Diffusionsbarriere 23 kann ein Teil des Abgases mit NOx-, O2- und weiteren Komponenten die erste Messkammer 22 erreichen. Die Messkammer 22 weist eine nach dem Nernst-Prinzip arbeitende Sauerstoff-Messpumpzelle 21 mit Pumpelektroden P1 auf. Mittels letzterer kann der Sauerstoffgehalt in der Messkammer 22 verändert werden. Über eine weitere Diffusionsbarriere 25 gelangt Abgas in die zweite Messkammer 26. Diese weist eine ebenfalls nach dem Nernst-Prinzip arbeitende NOx-Messpumpzelle 27 mit Pumpelektroden P2 auf. Die im Abgas enthaltenen Stickoxyde werden durch ein spezielles Material der inneren P2 Elektroden katalytisch in die Komponenten N2 und O2 zerlegt. Zur Kalibrierung des Systems wird, eine O2-Referenzzelle 24 mit Elektroden P3 verwendet.
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An die Sauerstoff-Messpumpzelle 21 wird eine Pumpspannung UVS angelegt. Der Strom ICP wird so geregelt, dass ein konstanter, vorzugsweise stöchiometrischer Wert der Sauerstoff-Konzentration in der ersten Messkammer 22 resultiert. Aus dem Pumpstrom IP1 wird ein Breitband-Lambdawert UO2 berechnet. Die Spannung UVP entspricht einem Lambdasprungsignal. Über den Pumpzellenstrom IP2 der Messkammer 26 kann ein der NOx-Konzentration im Abgas entsprechendes Spannungssignal UNOX ermittelt werden. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung auch NOx-Sensoren mit anderer Geometrie und / oder Beschaltung umfasst.
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Um ein für eine NOx -Messung erforderliches Temperaturfenster, beispielsweise mit einer Mindesttemperatur von 740 Grad zu gewährleisten, weist der NOx-Sensor 20 nicht dargestellte Heizelemente auf, denen eine geregelte Heizspannung UH von einer ebenfalls nicht dargestellten Heizungseinrichtung zugeführt wird. ist. Eine zugeordnete Temperatur-Messeinrichtung gibt ein Temperatursignal ab, aus dem die NOx-Sensortemperatur ermittelbar ist.
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Idealerweise zeigt das NOx-Signal des Sensors 20 die tatsächliche NOx-Konzentration im Abgas an. Unter den üblichen Betriebsbedingungen weist das NOx-Signal jedoch ein Fehlerband auf, das üblicherweise auf Fehlertoleranzen oder Alterungs- oder Vergiftungseinflüsse zurückgeführt wird. Darüber hinaus sind jedoch auch stationäre und dynamische Einflüsse vorhanden, die zu einem NOx-Signal führen, das vom tatsächlichen Wert der NOx-Konzentration abweicht. Um zumindest einen Teil dieser Fehler zu kompensieren, wird bekanntlich das NOx-Signal, welches in Betriebszuständen mit hinreichend genau bekannten NOx-Konzentrationen vom Sensor abgegeben wird, herangezogen, um den Sensor zu kalibrieren. Beispielsweise kann in einer Schubabschaltungsphase, dem sogenannten Schubbetrieb, wenn die Kraftstoffeinspritzung eines Verbrennungsmotors abgeschaltet wird, mit einer NOx-Konzentration in der Abgasanlage von nahe Null gerechnet werden. Allerdings sind in derartigen Betriebszuständen mit hinreichend genau bekannten NOx-Konzentrationen im Abgas zusätzlich bestimmte Randbedingungen zu erfüllen, damit ein repräsentatives Signal des NOx-Sensors erwartet werden kann. Nur bei Erfüllung dieser Randbedingungen wird das Sensorsignal zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts herangezogen. Die entsprechenden Randbedingungen werden im folgenden als Sensor-Betriebsparameter bezeichnet. Die den Sensor-Betriebsparametern zugeordneten Werte, bei denen eine Ermittlung des Offsetkorrekturwerts erfolgt, werden als Freigabewerte bezeichnet.
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Im Allgemeinen wird davon ausgegangen, dass, wenn die Sensor-Betriebsparameter in dem Messintervall für die Offsetkorrektur zugeordnete Freigabewerte erfüllen, eine ausreichend genaue Korrektur des Offsetwerts erfolgen kann. Jedoch hat sich gezeigt, dass trotz erfüllter Freigabewerte gelegentlich Abweichungen von einem repräsentativen Signalverlauf in dem Messintervall, beispielsweise in einer Schubphase, auftreten.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen zur Sicherung eines repräsentativen Signalverlaufs während des Messintervalls insbesondere Zustände mit stark dynamischem Regelverhalten auszuschließen, auch wenn diese vor dem eigentlichen Messintervall liegen.
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3 zeigt zur Veranschaulichung ein Zeitdiagramm mit einem von den Zeitpunkten T0 bis T1 reichenden Freigabeintervall FI und einem zwischen den Zeitpunkten T2 und T3 liegenden Messintervall MI.
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Es werden während des vor dem Messintervall liegenden Freigabeintervall die Werte von mindestens einem Sensor-Betriebsparameter ermittelt und mit zugeordneten Freigabewerten verglichen. Zeigt das Vergleichsergebnis, dass der betreffende Sensor-Betriebsparameter genügend nahe an dem zugeordneten Freigabewert liegt, erfolgt eine Entscheidung für eine Freigabe des Signals des Sensors zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts in dem nachfolgenden Messintervall. Ergibt das Vergleichsergebnis, dass die Werte des Sensor-Betriebsparameters in dem Freigabeintervall nicht nahe genug an den Freigabewerten liegen, erfolgt keine Freigabe des Signals des NOx-Sensors, so dass die Signalwerte des nachfolgenden Messintervalls nicht zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts herangezogen werden. Das Messintervall kann auch nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit nach Beginn der Schubabschaltungsphase zu einem Zeitpunkt Tm beginnen, um das endliche Einschwenkverhalten des NOx-Sensors zu berücksichtigen. Zweckmäßigerweise kann der Beginn der Schubabschaltungsphase mit der Durchführung der Entscheidung synchronisiert werden, ob eine Freigabe des Signals des Sensors in dem nachfolgenden Messintervall erfolgen soll.
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Wie an sich bereits aus dem Stand der Technik bekannt, wird zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts im Messintervall von den einzelnen Messwerten ein Mittelwert gebildet. Hierbei können sowohl die aktuellen Werte des NOx-Signals in einem vorgegebenen Zeitraster aufsummiert und durch die Anzahl der Messungen dividiert werden. Daneben kann auch eine gleitende Mittelwertbildung verwendet werden, wie ebenfalls an sich aus dem Stand der Technik bereits bekannt.
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Beginn und Länge des Freigabeintervalls werden zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom Einschwingverhalten des NOx-Sensors gewählt, um sicherzugehen, dass die ungeeigneten Messintervalle auch tatsächlich erfasst werden. Bevorzugt sind Freigabeintervalle von zumindest einer Länge von 5 bis 10 Sekunden. Jedoch sind auch Freigabeintervalle von 30 bis 60 Sekunden zweckmäßig.
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Da nur innerhalb eines Temperaturbandes zwischen 200 und 600 Grad Celsius Messergebnisse mit ausreichend hoher Genauigkeit erreicht werden, ist es zweckmäßig, eine Abgastemperatur und/oder eine Betriebstemperatur der Katalysatoreinrichtung oder von Teilen von dieser vorauszusetzen.
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Ebenso sind zu große Änderungen der Abgastemperatur und/oder der Betriebstemperatur der Katalysatoreinrichtung oder von Teilen von dieser zu vermeiden. Hierbei haben sich Freigabewerte von +/– 20 Grad Celsius bewährt.
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Der Sauerstoffgehalt des Abgases kann ebenso wie seine Variation von Bedeutung sein für die Genauigkeit der nachfolgenden Messwerte. Bevorzugt wird als Freigabeparameter für den den Sauerstoffgehalt entsprechenden Lambdawert des Abgases ein Bereich zwischen 0,9 und 3.
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Ferner hat sich gezeigt, dass die NOx-Konzentration sowie die Variation der NOx-Konzentration im Abgas bedeutsam ist. Als Freigabewert für die NOx-Konzentration wird eine obere Grenze von 300 ppm gewählt.
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Insbesondere mit im Zusammenhang mit Abkühlprozessen des NOx-Sensors ist der Abgasmassenstrom, und damit zusammenhängend die Drehzahl des Verbrennungsmotors, unter Umständen auch der Luftmassenstrom relevant. Für den Abgasmassenstrom ist ein Bereich zwischen 3,5 und 300 mg/s entsprechend einer Drehzahlgrenze des Verbrennungsmotors von 1500 min–1 als untere Grenze zweckmäßig. Da die NOx-Messung in Betriebsphasen mit möglichst genau definierter NOx-Konzentration erfolgen soll, und ein hoch beladener NOx-Speicher je nach den Sorptionseigenschaften der jeweiligen Beschichtung NOx abgeben kann, ist auch die NOx-Beladung des NOx-Speichers zu berücksichtigen. Vorzugsweise wird bei den heutigen NOx-Speicherkatalysatoren eine obere Grenze von 200 mg als Freigabewert bevorzugt. Ebenso ist die eventuelle Beladung des Katalysators mit Kohlenwasserstoffen oder eine durch Schwefelverbindungen bewirkte Schwefelvergiftung zu berücksichtigen.
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Zur Ausführung der beschriebenen Verfahrensschritte weist vorzugsweise das Motorsteuergerät 3 Mittel zur Erfassung der Sensorbetriebsparameter während des zeitlich vor dem Messintervall MI liegenden Freigabeintervalls FI auf. Ihm zugeordnete Freigabewerte können in einem Datenspeicher im Motorsteuergerät 3 abgelegt werden. Ferner weist das Steuergerät 3 Vergleichsmittel auf um die ermittelten Sensorbetriebsparameter mit den Freigabewerten zu vergleichen. Das Motorsteuergerät 3 weist ferner Mittel zur Durchführung einer Entscheidung in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis auf, ob eine Freigabe des NOx-Signals des NOx-Sensors zur Ermittlung des Offsetkorrekturwerts in dem nachfolgenden Messintervall MI erfolgen soll.
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Die Erfindung ermöglicht durch die Berücksichtigung von kurze Zeit vor der Ermittlung des Offsetkorrekturwerts stattgefundenen vor allem dynamischen Vorgängen, die negative Auswirkungen auf die Genauigkeit der Ermittlung haben, Messintervalle auszuschließen, die zu einer Offsetkorrektur mit zu geringer Genauigkeit führen würden.
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Dem in 4 schematisch dargestellten Verbrennungsmotor 410 eines Kraftfahrzeuges ist eine Abgasanlage 420 nachgeschaltet, die einen Vorkatalysator 421, vorzugsweise ein konventioneller 3-Wege-Katalysator, und einen NOx-Speicherkatalysator 422 aufweist. Der Verbrennungsmotor 410 kann eine magerlauffähige Otto- oder Dieselbrennkraftmaschine sein. Zur Steuerung bzw. Regelung des Verbrennungsmotors 410 ist ein Motorsteuergerät 30 vorgesehen, welches u. a. eine Diagnoseeinrichtung 440 für die Diagnose eines stromabwärts des NOx-Speicherkatalysator 422 angeordneten NOx-Sensors 23 beinhaltet, der mehrere Signale abgeben kann, wie im folgenden noch genauer dargestellt wird. Die Erfindung bezieht sich allerdings auch auf Sensoren mit nur einem Signal. Zur Steuerung bzw. Regelung des Verbrennungsmotors 410 ist das Motorsteuergerät 430 mit weiteren Systemsensoren und Aktoren verbunden. Dies können insbesondere Kohlenwasserstoff (HC) und Schwefelsensoren sein. NOx-Sensoren können auch stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 422 angeordnet sein. Die Abgasanlage 420 weist ferner eine Lambda-Sonde 425 zur Erfassung des Lambda-Wertes des Abgases stromaufwärts des Vorkatalysators 421 sowie einen Temperatursensor 424 zur Messung der Abgastemperatur stromabwärts des Vorkatalysators 421 auf. An die Abgasanlage 420 ist ein Abgasrückführungssystem 427 angeschlossen.
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Bei dem NOx-Sensor 23 handelt sich vorzugsweise um einen bereits in 2 dargestellten beheizbaren Doppelkammer-NOx-Sensor, wobei es sich versteht, dass die Erfindung sich nicht auf derartige Sensoren beschränkt. Die Ausgangssignale des Sensors 23 werden einem NOx-Sensor-Controller 426 zugeführt, welcher im folgenden genauer erläuterte UO2, UVP, UNOX, UVS, URI Signale abgibt, die über zugeordnete Signaleingänge 431 dem Motorsteuergerät 430 zugeführt werden. Am NOx-Sensor-Controller 426 liegt eine Versorgungsspannung UBatt an. Das Massepotential ist mit UO bezeichnet. Vorzugsweise ist der NOx-Sensor-Controller 426 in räumlicher Nähe zum NOx-Sensor 23 angeordnet, damit nur kurze Signalleitungswege zwischen beiden erforderlich sind. Die vom NOx-Sensor-Controller 426 ausgegebenen Signale werden über Leitungen bzw. einen Kabelbaum in die Messsignaleingänge 431 des Motorsteuergerätes 430 gespeist. Von den Messsignaleingängen 431 werden die erwähnten Signale der Diagnoseeinrichtung 440 zugeführt. Das Motorsteuergerät 430 weist als weitere Komponenten eine NOx-Sensor-Signalaufbereitungseinrichtung 450, eine NOx-Speicherkatalysator-Diagnoseeinrichtung 460 und eine NOx-Speicherkatalysator-Regelungseinrichtung 470 auf. Vorzugsweise wird ein temperaturgeregelter NOx-Sensor 23 verwendet, dessen Regelung durch eine NOx-Sensor-Heizungseinrichtung 480 erfolgt, welche über einen Anschluss 432 mit dem NOx-Sensor-Controller 426 verbunden ist.
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5 zeigt eine vereinfachte schematische Darstellung von Signal input und output sowie der Signalwege zwischen den Komponenten des Motorsteuergerätes 430. Von der NOx-Sensor-Signalaufbereitungseinrichtung 450 wird ein NOx-Massenstromsignal 452 errechnet und der NOx-Speicherkatalysator-Diagnoseeinrichtung 460 und der NOx-Speicherkatalysator-Regeleinrichtung 470 zugeführt. Ferner wird ein die NOx-Konzentration repräsentierendes NOx-Signal 451 den beiden Einrichtungen 460 und 470 von der NOx-Sensor-Signal-Aufbereitungseinrichtung 450 zugeführt. Wird von der NOx-Speicherkatalysator-Diagnoseeinrichtung 460 ein Fehler detektiert, wird ein Fehlersignal 461 ausgegeben. Die NOx-Speicherkatalysator-Regeleinrichtung 470 erzeugt ein Soll-Lambdasignal 471 sowie ein NOx-Speichersignal 472, mit dem eine Regeneration des NOx-Speicherkatalysators 422 angefordert werden kann.
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Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 410 wie Abgastemperatur, Last, Drehzahl, Rohemissionsverlauf oder dergleichen werden von dem Motorsteuergerät 430 in an sich bekannter Weise als Signale des NOx-Sensors 23, des Temperatur-Sensors 424, der Lambda-Sonde 425 sowie weiterer (nicht dargestellter) Systemsensoren erfasst. Über Aktoren, wie beispielsweise eine Drosselklappe 412 in der Luftzuführung 411 des Verbrennungsmotors 410 oder das Abgasrückführsystem 427, werden die Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 410 vom Motorsteuergerät 430 beeinflusst. Sofern Signalwerte Sensorbetriebsparameter betreffen, wird der betreffende Eingang mit SBP bezeichnet. Die Kommunikation zwischen dem Motorsteuergerät 430 und dem Verbrennungsmotor 410 bzw. den Stellgliedern erfolgt über ein Kabel- oder Bussystem 433.
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Die Werte von Sensorbetriebsparametern werden der Diagnoseeinrichtung 440 über entsprechende Eingänge SBP zugeführt und von dieser in an sich bekannter Weise auf die Erfüllung von vorgegebenen Freigabebedingungen hin überwacht. Zu den Sensorbetriebsparametern gehört insbesondere die Sensor-Temperatur. Um die für eine NOx-Messung erforderliche Sensor-Mindesttemperatur zu gewährleisten, weist der NOx-Sensor 23 Heizelemente 438 auf, denen eine Heizspannung UH von der Heizungseinrichtung 480 zugeführt werden kann. ist. Eine zugeordnete Temperatur-Messeinrichtung gibt ein Temperatursignal ab, aus dem die NOx-Sensor-Temperatur ermittelbar ist. Vorzugsweise erfolgt die Temperaturmessung in an sich bekannter Weise durch die Ermittlung eines NOx-Sensor-Innenwiderstandes RI. Als Temperatur-Messeinrichtung fungieren in diesem Fall der NOx-Sensor 23 selbst und der NOx-Controller 426, der aus einer Innenwiderstandsmessung ein den Innenwiderstand RI repräsentierendes Spannungssignal URI berechnet. Weitere Sensorbetriebsparameter können neben der Sensortemperatur die Abgastemperatur, der Wert von NOx-, HC- und/oder Schwefelschadstoffsignalen sein. Ebenso können der Lambdawert des Abgases, Werte eines Abgasmassenstroms oder eines Luftmassenstroms oder interne Regelsignalwerte, beispielsweise ICP oder IP2, für die Freigabebedingungen des Sensors relevante Sensorbetriebsparameter sein.
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Zu den weiteren von der Diagnoseeinrichtung 40 berücksichtigten Sensorbetriebsparametern können auch die Signale UO2, UVS und UVP gehören, die interne dynamische Vorgänge des NOx-Sensors 23 repräsentieren.
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Die Diagnoseeinrichtung 440 besteht vorzugsweise aus einem Mikrocontroller mit einer CPU, einem Programmspeicher, einem Datenspeicher sowie Eingabe- und Ausgabeschnittstellen. Bei Auftreten eines Fehlers wird ein Fehlersignal 441 ausgegeben. Zum Vergleich der Werte der Sensorbetriebsparameter mit vorgegebenen Freigabebedingungen und zur Bildung eines Vergleichsergebnisses weist die Diagnoseeinrichtung 440 Vergleichsmittel auf, um zu überwachen, ob die Sensorbetriebsparameter vorgegebene Freigabebedingungen erfüllen. Falls die Freigabebedingungen für alle Sensorbetriebsparameter erfüllt sind, wird das Sensor-Betriebsbereitschaftssignal (Sensor-BBS) 442 auf einen vorgegebenen Wert gesetzt. Ferner weist die Diagnoseeinrichtung 440 Entscheidungsmittel auf, um in an sich bekannter Weise eine Entscheidung zum Zurücksetzen des Sensor-BBS 442 zu treffen, wenn zu einer Zeit T0 zumindest für einen der Sensorbetriebsparameter die zugeordnete Freigabebedingung nicht erfüllt ist. Das Zurücksetzen des Sensor-BBS 442 hat die unmittelbare Wirkung, dass die Sensorsignale nicht mehr vom Sensor abgegeben oder von der mit ihm verbundenen Steuereinheit nicht mehr verarbeitet werden. Mittelbare Wirkungen können aus dem möglichen Wegfall von Steuer- und Regelfunktionen durch die Nicht-Abgabe des Sensor-BBS 442 resultieren.
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Die Erfindung geht von der Idee aus, wenn zum Zeitpunkt T0 die Freigabebedingungen nicht für alle überwachten Sensorbetriebsparameter erfüllt sind, das Zurücksetzen des Sensor-BBS 442 zeitlich um eine Verzögerungszeit ∆T gegenüber dem Zeitpunkt T0 zu verzögern und dabei ∆T abhängig zu wählen von der Auswirkung, die die Nicht-Erfüllung der Freigabebedingungen zum Zeitpunkt T0 auf zumindest ein Sensorsignal und/oder das physikalische System hat oder hätte. Hierzu werden entsprechende Daten und Prozeduren vorzugsweise in der Diagnoseeinrichtung abgelegt.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Verzögerungszeit ∆T abhängig von einer Größe des Sensorsignalfehlers und/oder von dem Dynamikverhalten des Sensorsignals gewählt.
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Befindet sich der Sensor 23 beispielsweise nicht mehr in seinem Soll-Temperaturbereich, führt das zu Signalungenauigkeiten. Üblicherweise würde daher, sobald zu einem Zeitpunkt T0 die zugehörige Freigabebedingung für diesen Sensorbetriebsparameter nicht mehr erfüllt ist, das Sensor-BBS 442 zurückgesetzt werden. Falls jedoch die durch die Abweichung vom Soll-Temperaturbereich entstehende Signalungenauigkeit für einen gewissen Zeitraum hingenommen werden kann, ohne dass es zu einem gravierenden verbrauchs- oder emissionsschädlichen Verhalten des Systems kommt, wird erfindungsgemäß das Zurücksetzen des Sensor-BBS 442 verzögert. Die Verzögerungszeit ∆T ist in diesem Fall davon abhängig, nach welcher Zeitspanne nach Auftreten der Signalungenauigkeit vorgegebene verbrauchs- oder emissionsrelevante Kriterien nicht mehr erfüllt werden können. Auch wenn nach einer Nicht-Erfüllung von Freigabebedingungen zum Zeitpunkt T0 ein Sensorsignal erst nach einer gewissen Zeit aufgrund des Dynamikverhaltens des Sensors in unzulässige Bereiche einschwingt, kommt es zu einer Verzögerung der entsprechenden Auswirkung auf das System. Auch in diesem Fall wird erfindungsgemäß das Sensor-BBS 442 erst mit einer Verzögerungszeit zurückgesetzt.
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Die beschriebene Maßnahme eines verzögerten Zurücksetzens des Sensor-BBS 442 kann auch dann eingesetzt werden, wenn die Sensorbetriebsparameter bei Nicht-Erfüllung der Freigabebedingung ein Sensorsignal bedingen, das in einen Bereich eingeschwungen ist, bei dem ein unerwünschtes Systemverhalten auftritt. Dies wird an folgendem Beispiel deutlich. Unter bestimmten Betriebsbedingungen
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wird eine NOx-Speicherregeneration vom Motorsteuergerät ausgelöst, sobald das NOx-Signal des Sensors 23 für eine gewisse Zeit X eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Würde nun die Nicht-Erfüllung der Freigabebedingungen zu einer sofortigen Überschreitung dieser NOx-Schwelle führen, so würde nach dem Stand der Technik eine Entscheidung zur Zurücknahme der Betriebsbereitschaft des NOx-Sensors zu diesem Zeitpunkt erfolgen. Erfindungsgemäß wird jedoch, da die NOx-Speicherregeneration erst nach Verstreichen der Zeit X ausgelöst wird, das Sensorbetriebsbereitschaftssignal erst nach Verstreichen einer Verzögerungszeit kleiner X zurückgenommen, da dies unter den beschriebenen Bedingungen keine Auswirkung auf das System hat.
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Die Auswirkung, die eine Nicht-Erfüllung der Freigabebedingungen zum Zeitpunkt T0 auf das physikalische System hat, kann auch über die Reaktion der Steuereinrichtung auf das Zurücksetzen des Sensor-BBS 442 vermittelt sein. Dies soll im folgenden beispielhaft für den Fall einer NOx-Speicherkatalysatorregelung erläutert werden. Bei dieser wird, solange das Sensor-BBS 442 nicht zurückgesetzt ist, in eine closed-loop-Steuerungsmodus (geregelt) betrieben. Sobald das Sensor-BBS 442 zurückgesetzt ist, erfolgt ein Übergang in einen open-loop-Steuerungsmodus. In Abhängigkeit von den Motorbetriebsparametern kann jedoch zu dem betreffendem Zeitpunkt unter Umständen eine Signalungenauigkeit im closed-loop-Steuerungsmodus hingenommen werden. In diesem Fall ist eine Verzögerung des Zurücksetzens des Sensor-BBS vorgesehen. Analog kann auch mit den Signalen anderer Sensoren, insbesondere einer Lambdasonde, verfahren werden.
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Falls innerhalb der Verzögerungszeit von der Diagnoseeinrichtung 440 festgestellt wird, dass inzwischen die Freigabebedingungen von allen Sensorbetriebsparametern wieder erfüllt werden, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Rücknahme des Zurücksetzens des Sensorbetriebsbereitschaftssignals vorgenommen.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bedingt ein Zurücksetzen des Sensorbetriebsbereitschaftssignals ein Verbot einer Magerbetriebsphase des Verbrennungsmotors. Dies ist insbesondere vorteilhaft bei heutigen FSI-Systemen bei Rücknahme der Betriebsbereitschaft der hinteren Abgassonde. In diesem Fall wirkt sich ohne das erfindungsgemäße Verfahren die Rücknahme der Betriebsbereitschaft oft unnötigerweise verbrauchserhöhend aus.
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Die Erfindung ermöglicht es, bei nur kurzzeitigen Betriebsbereitschaftsrücknahmen von Sensoren ein mit Hilfe dieser Sensoren gesteuertes oder geregeltes System ohne signifikante Auswirkungen in weitem Umfang so zu steuern, als ob der betreffende Sensor permanent betriebsbereit wäre. Ein Verbrennungsmotor ist damit in der Regel in einem verbrauchs- und emissionsoptimalen Betriebszustand zu fahren.
