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Die Erfindung bezieht sich auf ein
Verfahren und eine Vorrichtung gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
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Für
moderne Verbrennungsmotoren, die im Mager- und Schichtladebetrieb
einen relativ geringen Kraftstoffverbrauch aufweisen, ist zur Erfüllung der gesetzlichen
Abgasvorschriften eine zusätzliche Nachbehandlung
der Abgase zur Reduzierung von Stickoxid-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 Gasoxiden 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 Gasoxid, beispielsweise
Stickoxid, 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 nicht geschädigtem Speicherkatalysator
keine NOx-Emissionen auftreten. Hierzu ist es bekannt, die Ausgangssignale
eines NOx-Sensors zu korrigieren. So aus der
DE 19819462 A1 ein Verfahren
bekannt, bei dem die Ausgangssignale eines NOx-Sensors mit Hilfe
von in Kennfeldern abgelegten Korrekturwerten korrigiert werden.
Die Kennfelder sind insbesondere von der Sauerstoffkonzentration
und deren Änderungsrate
im Abgas sowie von der Temperatur des Sensors sowie des Abgases
abhängig.
Der Messwert der NOx-Konzentration
wird hierbei mit einem mulitplikativen Korrekturwert und einem additiven Korrekturwert
korrigiert.
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Aus der
DE 31 15 404 A1 ist bereits
ein Verfahren bekannt, bei dem zur Kalibrierung einer Grenzstromsonde
diese zeitweise von einem Messgas umspült und der sich dabei ergebende
Sondenstrom gemessen wird. Aufgrund der Abweichung von einem Soll-Wert
ist es möglich,
die Sonde zu kalibrieren. Dabei wird die Bestimmung des Sondenstrom-Sollwertes frühestens
nach einer vorgegebenen Zeit nach dem Ausschalten des Gerätes vorgenommen.
Es ist ferner ein Verfahren aus der
DE 199 116 64 A1 bekannt, wonach zur Bestimmung
der NOx-Konzentration einer Brennkraftmaschine mittels eines NOx-Sensors
der Sensor mittels ausgewählter Betriebspunkte
kalibriert wird. Dadurch kann der Offset der Kennlinie des NOx-Sensors
korrigiert werden. Es ist auch aus der
DE 199 261 39 A1 bereits
ein Verfahren bekannt, bei dem ein hinter einem NOx-Speicherkatalysator
angeordneter NOx-Sensor kalibriert wird, indem als Referenzpunkt
zur Kalibrierung das Minimum der Sensorsignalkurve nach einer Regenerationsphase
des NOx-Speicherkatalysators verwendet wird.
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Bei einem weiteren, aus der
DE 198 104 83 A1 bekannten
Verfahren zur Kalibrierung eines NOx-Sensors wird das Sensorsignal
in Betriebszuständen
einer Brennkraftmaschine, in denen keine NOx-Emissionen auftreten,
ausgelesen und als Offset-Signal gespeichert. Es ist vorgesehen,
dass man das NOx-Signal des NOx-Sensors bei kalten Motoren und vor
einem Startvorgang der Brennkraftmaschine ausliest.
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Bei Betrieb und Alterung des NOx-Sensors oder
im Falle eines Defektes oder von Serienstreuungen können sich
auf Grund von dynamischen Prozessen im NOx-Sensor und in der Abgasanlage
(2) Änderungen
in der Charakteristik des Sensors ergeben, die zu einem deutlich
von der Realität
abweichenden NOx-Signal führen
und mit den bisherigen Verfahren nicht ausreichend korrigiert werden
können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist die Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung, mit dem
die Messgenauigkeit eines NOx-Sensors verbessert werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den
Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
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Gemäß der Erfindung wird zu einem
Zeitpunkt T0 der Verbrennungsmotor abgestellt
und für ein
vorgegebenes Erfassungsintervall bis zu einem Zeitpunkt T0 + Δ eine
Abklingkurve des NOx-Signals ausgewertet und in Abhängigkeit
von dem Auswertungsergebnis zumindest ein Korrekturparameterwert
für das
NOx-Signal ermittelt. Damit kann vorteilhaft bereits vor Erreichen
eines stationären
Wertes des NOx-Signals die Kalibrierung beendet werden und damit
die für
die Durchführung
einer Kalibrierung erforderliche Batteriebelastung reduziert werden.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, zu einem
Zeitpunkt T0 den Verbrennungsmotor abzustellen,
nach Verstreichen einer Mindestabstellzeit T den Wert des NOx-Signals
zu ermitteln und zur Bestimmung eines Offset-Wertes des NOx-Signals
heranzuziehen, wobei vor T0 oder nach T0 Werte von zumindest einem vorgegebenen
abgasrelevanten Betriebsparameter ermittelt und die Bestimmung eines Offset-Wertes
des NOx-Signals nur erfolgt, falls die ermittelten Werte der abgasrelevanten
Betriebsparameter innerhalb vorgegebener Betriebsbereiche liegen.
Durch eine derartige Koppelung der Bestimmung des Offset-Wertes
an Freigabebedingungen kann der Einfluss von systematischen Verfälschungen
des NOx-Signals ausgeschlossen werden, die sich im dynamischen Betrieb
der Verbrennungsmaschine ergeben können.
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Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind als Betriebsparameter zumindest eine NOx-Sensortemperatur,
ein Abgasmassenstrom am NOx-Sensor, eine von dem NOx-Sensor gemessene
NOx-Konzentration am NOx-Sensor und/oder ein Luftverhältnis am
Sensor vorgesehen, da sich herausgestellt hat, dass das NOx-Signal
gerade von diesen Betriebsparametern empfindlich beeinflusst werden
kann.
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Besonders günstig ist ferner eine integrierte Einrichtung
zur Messung der NOx-Sensortemperatur und/oder
einer Einrichtung zur Messung des Luftverhältnisses in dem NOx-Sensor.
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Die Erfindung umfasst ferner eine
Vorrichtung zur Ausführung
der angegebenen Verfahren mit den entsprechenden Vorteilen der Verfahren.
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Im folgenden wird die Erfindung 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 einen
Verbrennungsmotor mit zugeordneter Abgasanlage (2)
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2 einen
NOx-Sensor
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3 ein
NOx-Signal eines NOx-Sensors in Abhängigkeit von der NOx-Konzentration mit
einem Offset-Anteil und einem Gain
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4 eine
Abklingkurve eines NOx-Signals nach abgestelltem Motor.
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1 zeigt
in schematischer Darstellung zur Veranschaulichung verschiedener
Einbaulagen von NOx-Sensoren 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.
Der Vorkatalysator 6 ist als 3-Wege-Katalysator und der
Hauptkatalysator 7 als NOx-Speicherkatalysator ausgebildet.
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 NOx-Sensor 10 ist stromabwärts des Hauptkatalysators 7 in
der Abgasanlage 2 angeordnet. Es versteht sich von selbst,
dass bei einer Abgasreinigungsvorrichtung mit mehreren Teilen, Sensoren
stromauf oder stromab der jeweiligen Teile angeordnet sein können.
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Zusätzlich zu den erwähnten Sensoren
sind stromaufwärts
und stromabwärts
des Vorkatalysators 6 und stromaufwärts des Hauptkatalysators 7 zur
Ermittlung eines Luftverhältnisses
(Lambdawert) Lambda-Sonden 11 bzw. 12 sowie zur
Ermittlung der Betriebstemperatur der Katalysatoren Temperatursensoren 13, 13' vorgesehen.
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Es versteht sich von selbst, dass
alternativ oder zusätzlich
weitere Temperatursensoren zur Messung der Betriebstemperatur der
Abgasreinigungsvorrichtung oder von Teilen dieser vorgesehen sein
können.
Zur Abgasrückführung weist
die Brennkraftmaschine 1 eine Abgasrückführeinrichtung 14 mit
einem steuerbaren Ventil auf.
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Das Motorsteuergerät 3 erfasst
in an sich bekannter Weise über
nicht dargestellte weitere Sensoren Betriebsparameter der Brennkraftmaschine 1, wie
beispielsweise Drosselklappenstellung, 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 15 oder dergleichen
vorgesehen ist. Ferner umfasst das Motorsteuergerät 3 eine
Lambda-Regeleinrichtung zur Regelung der Sauerstoffkonzentration
im Abgas bzw. des Lambda-Werts. Das Motorsteuergerät 3 erhält von den
NOx-Sensoren NOx-Signale mit 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 Adsorptionsmodus
und einen Regenerationsmodus umfasst. Die adsorptive 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
bevorzugte NOx-Sensor 20 zur Messung der NOx-Konzentration im
Abgas besteht aus einer Keramik 30 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 Stickoxide 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.
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Um eine für eine NOx-Messung erforderliche Mindesttemperatur
von etwa 750 Grad zu gewährleisten,
weist der NOx-Sensor 20 Heizelemente 28 auf, denen
eine Heizspannung UH von einer nicht dargestellten Heizungseinrichtung
zugeführt
wird. Eine zugeordnete, nicht dargestellte Temperatur-Messeinrichtung
gibt ein Temperatursignal ab, aus dem die NOx-Sensortemperatur ermittelbar wird.
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Die Einregelung der Sauerstoffmesspumpzelle 21 erfolgt
typischerweise über
kürzere
Zeiten (≤ 1
sec) als die der NOx-Messpumpzelle 27 (3 – 4 sec). Dabei
hängt das
NOx-Signal von vielen Einflussgrößen wie
beispielsweise Temperaturschwankungen am Sensor, stationärer Gasdruck
am Sensor, Sauerstoffkonzentration, NH3-Emission oder dergleichen ab.
Der Effekt dieser Einflussgrößen kann
in an sich bekannter Weise kompensiert werden, sobald es sich um
stationäre
Störungen
handelt. Jedoch können
die durch nicht stationäre
Störungen
oder Fluktuationen erzeugten Abweichungen des NOx-Signals vom exakten
Messwert kurzzeitig größer sein
als die durch stationäre
Störungen
bewirkten, da bei diesen dynamischen Vorgängen die Sauerstoffmesspumpzelle 21 und
die NOx-Messpumpzelle 27 nicht ins Gleichgewicht eingeregelt
sind. Nicht stationäre
Fluktuationen des Sensor-Regelzustandes
werden vor allem durch Fluktuationen in der Abgaszusammensetzung bewirkt.
Weitere den Sensor-Regelzustand beeinflussende Größen sind
vor allem der Abgasmassenstrom und die Abgasgeschwindigkeit in Sensornähe oder
am Sensor, die Sensortemperatur und die Abgastemperatur. Da der
Sauerstoffzustrom ICP der Sauerstoffmesspumpzelle 21 als
Integral des Potentialgefälles über die
gesamte Zelle eingestellt wird, kann es im Falle dynamischer Änderungen
der Abgaszusammensetzung, insbesondere bei Änderungen in der Sauerstoffkonzentration
in der Zelle zu gegenüber
dem Regel-Sollwert höheren
oder niedrigeren Sauerstoffdurchlässen in die NOx-Messpumpzelle 26 kommen.
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Das NOx-Signal bekannter NOx-Sensoren weist
einen Offset-Anteil und einen weiteren Anteil auf, der sich, unter
Vernachlässigung
sonstiger Quereinflüsse
in Abhängigkeit
einer NOx-Konzentration ergibt, wie in 3 dargestellt ist. Der Offset-Anteil 0S entspricht
dem Achsenabschnitt des Ausgangssignals Sout, welches
dem Spannungssignal UNOX entspricht. Die Steigung des Ausgangssignals über der NOx-Konzentration
im Punkt K, im folgenden als Gain bezeichnet, welches im interessierenden
Bereich im wesentlichen linear verläuft, spiegelt die Aktivität des NOx-Sensors,
d. h. die Änderung
des NOx-Sensorsignals bei einer Änderung
der NOx-Konzentration im Abgas, wieder. In einem linearen Bereich
lässt sich
aus der Aktivität
der Gain des NOx-Sensors ermitteln.
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Weiterhin wird die Charakteristik
durch Querempfindlichkeiten des NOx-Sensors beeinflusst. So sind
z.B. bei einer On-Bord-Diagnose Einflüsse, die die Zusammensetzung
des Abgases betreffen, unvermeidlich, insbesondere beim Auftreten
von NH3, welches bei fetten Gemischzuständen in
den Katalysatoren 6, 7 entstehen kann und im Sensor 20 dann zu
NOx umgesetzt und detektiert wird. Hinzu treten die erwähnten dynamischen Änderungen
der Sauerstoffkonzentration, die eine vorübergehend instationäre Pumpleistung
der Sauerstoff-Messpumpzelle 21 bewirken. Diese führen zu
einer Veränderung
des Sollwertes von Sauerstoff, der in die NOx-Messkammer 26 gelangt
und der dort fälschlicherweise
als NOx detektiert wird.
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Erfindungsgemäß wird zu einem Zeitpunkt T0 der Verbrennungsmotor abgestellt. Dabei
befindet sich das Motorsteuergerät 3 noch
nach Ausschalten der Zündung
in einem Nachlauf, in dem es weiterhin aktiv ist. Ein zu kalibrierender
NOx-Sensor 8, 8-, 9, 10, 20 wird
weiterhin betriebsbereit gehalten. Hierzu erfolgt weiterhin eine
Beheizung des Sensors sowie eine Signalaufbereitung in dem Motorsteuergerät 3. Für die Durchführung der
Kalibrierung ist in dem Motorgerät 3 eine
Steuereinheit 3a vorgesehen, die bis zu einem Zeitpunkt
T0 + Δ eine
Abklingkurve des NOx-Signals auswertet. Die Abklingkurve ergibt
sich daraus, dass nach dem Zeitpunkt T0 keine
Proliferation von NOx-haltigen Abgas durch den Verbrennungsmotor
erfolgt, abgesehen von gewissen Mengen, die sich aus der endlichen
Laufzeit des Abgases in der Abgasanlage stromauf des jeweiligen NOx-Sensors
ergeben.
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In 4 ist
eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines NOx-Signals
A nach Abstellen des Motors zum Zeitpunkt T0 wiedergegeben. Es
ist zu erkennen, dass die Kurve A gegen einen Wert NOx0 strebt.
Für den
Fall, dass das NOx-Signal NOx0 verschieden
ist, ist gewöhnlich
eine Offsetwert-Korrektur erforderlich. Im Abklingverhalten der Kurve
A sind zeitliche Fluktuationen des NOx-Signals überlagert.
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Erfindungsgemäß wird nach der zum Zeitpunkt
T0 erfolgten Abstellen des Verbrennungsmotors
für ein
vorgegebenes Erfassungsintervall T0 + Δ aus der
Kurve A eine Einschwingkurve E ermittelt.
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Erfindungsgemäß braucht der NOx-Sensor nur
während
des Erfassungsintervalls betrieben zu werden, da nach dem Zeitpunkt
T0 + Δ das
weitere Verhalten des NOx-Signals extrapoliert wird.
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Im unbetriebenen Zustand ist der
NOx-Sensor im Allgemeinen nicht bestromt und nicht geheizt. Nach
Abstellen des Motors 1 bleibt der Sensor erfindungsgemäß aktiviert,
was im allgemeinen eine Beheizung und Einregelung auf einen Solltemperaturwert,
beispielsweise 740 Grad sowie das Anlegen und Auswerten der erwähnten Pumpspannungen und
-ströme
entsprechend einem Bestromungsprotokoll umfasst. Nachdem der Motor 1 abgestellt
wurde beinträchtigen
diese Sauerstoffdiffusionsprozesse in der Sensorkeramik und/oder
den Sensorelektroden die Messgenauigkeit, bis ein stationärer Zustand
erreicht ist.
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Die Erfindung geht vorzugsweise von
einem Modell der Verfälschung
des NOx-Signals nach Beendigung des Motorbetriebs aus, das für das Abklingverhalten
den aktuellen Zustand der Abgasanlage und des Sensors berücksichtigt
und daraus eine Korrektur des NOx-Signals ableitet.
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Die Einschwingkurve E wird mittels
eines zeitabhängigen
Kennfeldes bestimmt, das beispielsweise in einem Speicher im Motorsteuergerät 3 abgelegt
wird. Das Kennfeld weist als Eingangsparameter mindestens den Lambdawert
des Abgases bzw. den Sauerstoffpartialdruck auf. Ebenso ist es zweckmäßig als
Eingangsparameter eine Sensor- oder
Abgastemperatur zu verwenden. Vorzugsweise werden die Werte dieser
Parameter zum Zeitpunkt T0 gewählt. Alternativ
kann die Einschwingkurve E durch eine vorgegebene parametrisierte
Funktion, die von einem Mikroprozessor berechnet wird, dargestellt werden.
Die Funktionsparameter sind zumindest von dem Sauerstoffpartialdruck,
dem Lambdawert und/oder der Sensor- oder der Abgastemperatur abhängig. Beispiele
für eine
solche Funktion sind eine Exponentialfunktion oder ein Polynom.
Alterungsprozesse des Sensors können
zu einer Veränderung
des Einschwingverhaltens führen,
so dass in einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung die Gesamtbetriebszeit des Sensors bei der Wahl der
Einschwingkurve E mit einbezogen wird.
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Bei einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung wird das NOx-Signal einer Filterung unterzogen, um
ein Signal mit reduzierten Fluktuationen zu gewinnen und zur Berechnung
der Einschwingkurve E herangezogen, Kurve B in 4. Hierbei wird vorzugsweise eine Tiefpassfilterung
verwendet, die höher
frequente Fluktuationen im NOx-Signal beseitigt. Ein einfaches Verfahren
zur Filterung besteht in der Bildung eines gleitenden Mittelwertes,
bei dem die Werte des Signals mit reduzierten Fluktuationen nach
folgender Rechenvorschrift iterativ bestimmt werden: Aktuell ausgegebener
Wert = vorheriger ausgegebener Wert + (aktueller NOx-Signalwert – vorheriger
ausgegebener Wert) * F, F = Filterfaktor. Bei einem Filterfaktor
F nahe 1 wird der jeweilige aktuelle NOx-Signalwert kaum gefiltert.
Ein solcher Filterfaktor ist für
NOx-Signale mit nur geringen Fluktuationen geeignet. Bei stärkeren Fluktuationen
wird ein kleinerer Filterfaktor gewählt, der eine stärkere Glättung des
NOx-Signals bewirkt.
Da die Fluktuation des NOx-Signals von nicht stationären Fluktuationen des
Lambdawertes abhängig
sind, ist es zweckmäßig, den
Wert des Filterfaktors in Abhängigkeit
von der Größe der Lambdawertfluktuation
zu wählen. Beispielsweise
kann dies eine zeitliche Ableitung eines Zweipunkt- oder eines Breitbandlambdasignals sein.
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Um den Einfluss von insbesondere
dynamischen Verfälschungen
auf das NOx-Signal gering zu halten oder auszuschließen, ist
es zweckmäßig, die Ermittlung
des Offset-Wertes an verschiedene Freigabebedingungen zu koppeln.
Die Freigabebedingungen werden bestimmt durch Werte von abgasrelevanten
Betriebsparametern, durch die der aktuelle Zustand der Abgasanlage,
insbesondere im lokalen Bereich des betreffenden NOx-Sensors, charakterisiert
wird. Hierzu kommt insbesondere in Frage ein definierter Bereich
für die
Temperatur am NOx-Sensor, vorzugsweise unmittelbar vor dem Abstellen
des Verbrennungsmotors. Auch ein definierter Bereich für die vom
NOx-Sensor gemessene NOx-Konzentration unmittelbar vor dem Abstellen
des Motors ist zweckmäßigerweise
einzuhalten. Darüber
hinaus ist es günstig,
auch für
die Werte dieser Betriebsparameter im Nachlauf nach dem Abstellen
des Motors die Einhaltung vorgegebener Bereiche zu überwachen.
Insbesondere ist das Erreichen einer vorgegebenen Schwelle für den vom
NOx-Sensor im Nachlauf gemessenen Lambdawert zweckmäßigerweise
zu überprüfen, da
sich hierin der Gasaustausch des Sensors bzw. seiner unmittelbaren
Umgebung mit der weiteren Umgebung widerspiegelt.
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Vorzugsweise sollte die Sensortemperatur unmittelbar
vor dem Abstellen des Motors in einem Bereich zwischen 200°C und 600°C liegen,
der Abgasmassenstrom unmittelbar vor dem Abstellen des Motors in
einem Bereich 100 kg/h liegen.
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Das Luftverhältnis sollte in einem Bereich zwischen
0,6 und 9 liegen, die vom NOx-Sensor gemessene NOx-Konzentration
unmittelbar vor dem Zeitpunkt T0 sollte
in einem Bereich zwischen 0 und 200 ppm liegen. Die vorgegebene
Schwelle für
den vom NOx-Sensor im Nachlauf gemessenen Lambdawert liegt vorzugsweise
bei 3.
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Bei Vorliegen der vorgegebenen Freigabebedingungen
ist es zweckmäßig, nach
Verstreichen einer Mindestabstellzeit T den Wert des NOx-Signals zu
ermitteln und zur Bestimmung eines Offset-Wertes des NOx-Signals
heranzuziehen. Dies entspricht in der 4 den
Bereich, in dem die Kurve A dem Wert NOx0 angenähert ist.
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Erfolgt die Kalibrierung in der zuletzt
beschriebenen Weise, ist damit zwar ein geringerer Aufwand zur Auswertung
erforderlich, dafür
ist allerdings die Gesamtzeit der Kalibrierung verlängert und
damit gegebenenfalls die Batteriebelastung erhöht.
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Da der kühlende Abgasmassenstrom nach Abstellen
des Verbrennungsmotors fehlt und auch der Gasaustausch behindert
wird, kann sich eine Abweichung des ermittelten Wertes von dem tatsächlichen
Offset-Wert ergeben, der sich in einem gefeuerten Motorbetrieb einstellt.
Eine entsprechende Korrektur kann daher entweder systematisch oder
in Abhängigkeit
von einem oder mehreren der oben genannten Betriebsparameter vorgenommen
werden.
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Abgasanlage
- 3
- Motorsteuergerät
- 3a
- Steuereinheit
- 4
- Zylinderbänke
- 5
- Abgaspfad
- 6
- Vorkatalysator
- 7
- Hauptkatalysator
- 9
- NOx-Sensor
- 10
- NOx-Sensor
- 11
- Lambdasonde
- 12
- Lambdasonde
- 13
- Temperatursensor
- 13'
- Temperatursensor
- 14
- Abgasrückführeinrichtung
- 15
- Kabelsystem
- 20
- NOx-
Sensor
- 21
- Sauerstoffmesspumpzelle
- 22
- Messkammer
- 23
- Diffusionsbarriere
- 24
- O2-Sauerstoffreferenzstelle
- 25
- Diffusionsbarriere
- 26
- Messkammer
- 27
- Messpumpzelle
- 28
- Heizung
- 30
- Keramik