DE19733107A1 - Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde - Google Patents
Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer LambdasondeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der dy
namischen Funktionsfähigkeit einer im Abgasstrom einer Brenn
kraftmaschine nach dem Katalysator angeordneten Lambdasonde
gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 7.
Die Schadstoffemission einer Brennkraftmaschine kann durch
eine katalytische Nachbehandlung mittels eines sogenannten
Dreiwege-Katalysators verringert werden. Eine effiziente
Nachbehandlung setzt allerdings ein stöchiometrisches Gemisch
voraus. Hierzu wird eine Gemischregelung mit einer im Ab
gastrakt vor dem Katalysator angeordneten Lambdasonde (Regel
sonde) verwendet, welche die Gemischzusammensetzung peri
odisch in engen Grenzen um den Sollwert regelt. Dazu werden
beispielsweise Lambdasonden eingesetzt, die bei fettem Kraft
stoff-/Luftgemisch eine hohe Spannung und bei magerem Kraft
stoff-/Luftgemisch eine niedrige Spannung abgeben; dazwischen
liegt ein Spannungssprung, der für λ = 1 charakteristisch ist
(Sprungsonde).
Der Katalysator kann im Laufe seines Betriebes defekt werden,
beispielsweise durch das Auftreten von Fehlzündungen oder
durch die irrtümliche Verwendung von bleihaltigem Kraftstoff.
Bei defektem Katalysator werden die Abgase gar nicht mehr
oder nur zu einem ungenügende Teil entgiftet. Zur Überprüfung
der Konvertierungsfähigkeit des Katalysators ist es bekannt,
zusätzlich zu der Lambdasonde vor dem Katalysator noch eine
Sauerstoffsonde nach dem Katalysator (Monitorsonde) anzuord
nen und die Ausgangssignale der beiden Sonden auszuwerten.
Beispielsweise wird in der EP 0 626 506 A1 vorgeschlagen, das
Verhältnis der Zeiten zu bilden, in denen die Sauerstoffsonde
nach dem Katalysator und die Sauerstoffsonde vor dem Kataly
sator einen fetten bzw. einen mageren Gemischwert anzeigt.
Der Katalysator hat einen ausreichenden Wirkungsgrad, wenn
der betragsmäßig kleinere Wert dieser Verhältniswerte kleiner
als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Die bekannten Verfahren zur Überprüfung des Katalysatorwir
kungsgrades durch Auswerten der Ausgangssignale der beiden
Sonden setzt voraus, daß auch die Sonden selbst in Ordnung
sind und somit keine, aufgrund gealterter oder vergifteter
Sonden erhaltenen falschen Werte die Katalysatordiagnose be
einflussen können. Deshalb ist es notwendig, die Funktionsfä
higkeit auch der Sonden zu überprüfen. Aus der EP 0 616 119 A1
ist es bekannt, bei einer vor dem Katalysator angeordneten
Lambdasonde (Vorkatsonde) die Schaltzeiten zu messen, inner
halb derer die Vorkatsonde im Rahmen ihrer Sprungfunktion vom
hohen Spannungswert, der ein fettes Gemisch anzeigt
(Fettspannung) auf einen niederen Spannungswert, der ein ma
geres Gemisch anzeigt (Magerspannung) umschaltet. Die Größe
dieser Schaltzeiten ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit
der Vorkatsonde.
Ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der dynamischen Funk
tionsfähigkeit von Vorkat-Lambdasonden ist in der EP 0 652 358 A2
beschrieben. Dort werden die Verweilzeiten gemessen,
innerhalb derer das Lambdasondensignal ein fettes bzw. ein
mageres Gemisch anzeigt. Die Vorkat-Lambdasonde wird dann als
korrekt arbeitend eingestuft, wenn sowohl die Fett- als auch
die Magerverweilzeiten kleiner als vorgegebene, den einzelnen
Verweilzeiten zugeordnete Grenzwerte sind.
Diese bekannten Überprüfungsverfahren für Vorkatsonden im ge
schlossenen Lambdaregelkreis lassen sich aber nicht ohne wei
teres zur Diagnose von Monitorsonden anwenden, da aufgrund
der Speicherfähigkeit des Katalysators der Verlauf der vor
dem Katalysator vorhandenen Regelschwingung in Abhängigkeit
seiner Konvertierungsfähigkeit mehr oder weniger stark ge
glättet ist. Es steht somit keine in dieser Weise auswertbare
Regelschwingung, sondern ein mehr oder weniger konstantes Si
gnal zur Verfügung, das zur Überprüfung der Monitorsonde
nicht oder nur mit einem großen Fehlerpotential ausgewertet
werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren anzuge
ben, mit dem die dynamische Funktionstüchtigkeit einer strom
abwärts des Katalysator angeordneten, bezüglich ihres Aus
gangssignals eine binäre Charakteristik aufweisende Monitor
sonde (Sprung-sonde) überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1
bzw. durch die Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst. Dabei
wird von der Überlegung ausgegangen daß dann, wenn die
Brennkraftmaschine in den Betriebsbereich Schubabschaltung
gelangt, das Ausgangssignal - in der Regel eine elektrische
Spannung - einer intakten Monitorsonde aufgrund des dann vor
handenen mageren Gemisches von einem relativ hohen Wert zu
einem niedrigen Wert sehr rasch abnimmt.
Nach Erkennen des Motorbetriebszustandes Schubabschaltung
wird deshalb die Fett-Mager-Schaltzeit der Monitorsonde er
mittelt und in Abhängigkeit des Luftmassenstromes im Ansaug
system gewichtet. Durch Vergleich des Mittelwertes der so er
haltenen Schaltzeit mit einem Grenzwert und anschließender
Auswertung wird die Funktionsfähigkeit der Monitorsonde dia
gnostiziert. Die Funktionsfähigkeit ist gewährleistet, wenn
die Schaltzeit unterhalb des Grenzwertes liegt.
Durch Überwachung des Ausgangssignals der Monitorsonde beim
Eintritt in die Schubabschaltung und beim Austritt aus der
Schubabschaltung können unplausible Spannungswerte durch ex
treme Verlängerung der Schaltzeiten, sowie Brüche der Signal
leitung der Sonde detektiert werden.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere
darin, daß mit dem angegebenen Verfahren eine Detektion von
Vergiftungen, sowie Alterungseffekten der Lambdasonde nach
dem Katalysator, die zu einer Verschlechterung der Abgaswerte
der Brennkraftmaschine oder zu falschen Werten bei der Kata
lysatordiagnose führen können, auf eine einfache Weise mög
lich ist. Diese Verschlechterungen sind auf gravierende Ver
änderungen im dynamischen Verhalten der Monitorsonde
(Verlängerung der Anstiegszeiten fett/mager und mager/fett),
auf ein fehlerhaftes Konvertierungsverhalten des Katalysators
nach der Schubabschaltungsphase bzw. auf elektrische Fehler
(Leitungsbruch) zurückzuführen.
Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildun
gen und Ausgestaltungen der im folgenden anhand der Zeichnun
gen erläuterten Erfindung. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschi
ne mit einer Monitorsonde,
Fig. 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Sonden
spannung beim Eintritt in die Schubabschaltung zeigt,
Fig. 3 einen Ablaufplan zur Überwachung und- Auswertung der
Fett-Mager-Schaltzeit in der Schubabschaltung,
Fig. 4 einen Ablaufplan zur Überwachung und Auswertung der
Sondenspannung beim Eintritt in die Schubabschaltung
und
Fig. 5 einen Ablaufplan zur Überwachung und Auswertung der
Sondenspannung beim Verlassen der Schubabschaltung
Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Anordnung,
bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Dabei
sind nur diejenigen Komponenten dargestellt, die für das Ver
ständnis der Erfindung notwendig sind.
Der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Ansaugkanal 11 ein
Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt. Im Ansaugkanal 11 sind in
Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen ein Luft
massenmesser 12, ein Drosselklappenblock 13 mit einer Dros
selklappe 14 und einem nicht dargestellten Drosselklappensen
sor zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 14
und entsprechend der Zylinderanzahl ein Satz Einspritzventile
15 vorgesehen, von denen nur eines gezeigt ist. Das erfin
dungsgemäße Verfahren ist aber auch bei einer Brennkraftma
schine anwendbar, die nur ein einziges Einspritzventil im An
saugkanal aufweist (Single-Point-Injektion oder Zentralein
spritzung) oder bei der der Kraftstoff direkt in die jeweili
gen Zylinder eingespritzt wird (Direkteinspritzung). Aus
gangsseitig ist die Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgaska
nal 16 verbunden. In Strömungsrichtung des Abgases gesehen
ist im Abgaskanal 16 eine erste Lambdasonde 17, ein zur Kon
vertierung schädlicher Abgasbestandteile dienender Dreiwege
katalysator 18 und eine zweite Lambdasonde 19 vorgesehen. Mit
Hilfe der ersten Lambdasonde 17 (Regelsonde) wird das Kraft
stoff-Luftverhältnis im Abgas vor dem Katalysator 18 be
stimmt. Die zweite Lambdasonde 19 (Monitorsonde) dient u. a.
zur Überprüfung des Katalysators 18. Als Lambdasonden 17, 19
kommen dabei sogenannte binäre Lambdasonden zum Einsatz, die
bei einem Luftverhältnis von λ=1 bezüglich ihres Ausgangs
signals eine Sprungcharakteristik aufweisen.
An der Brennkraftmaschine 10 sind an entsprechenden Stellen
u. a. ein Temperatursensor 20 zur Erfassung der Temperatur der
Brennkraftmaschine 10, bzw. einer der Brennkraftmaschinentem
peratur proportionalen Temperatur, vorzugsweise die des Kühl
mittels und ein Drehzahlsensor 21 zur Erfassung der Drehzahl
N der Brennkraftmaschine 10 angeordnet.
Das Ausgangssignal LMM des Luftmassenmessers 12, das Signal
α des Drosselklappensensors, die Signale ULS1 und ULS2 der
Lambdasonden 17, 19, das Signal N des Drehzahlsensors 21 und
das Signal des Temperatursensors 20 werden über entsprechende
Verbindungsleitungen einer zentralen Steuerungseinrichtung 22
zugeführt.
Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die
Steuerungseinrichtung 22 über eine nur schematisch darge
stellte Daten - und Steuerleitung 23 noch mit weiteren Senso
ren und Aktoren verbunden. Die Steuerungseinrichtung 22 wer
tet die Sensorsignale aus und steuert unter anderem die Ein
spritzung, die Zündung und die Diagnoseverfahren abgasrele
vanter Komponenten, insbesondere die Überprüfung der
Lambdasonden 17, 19 und des Katalysators 18.
Die elektronische Steuerungseinrichtung 22 weist in bekannter
Weise einen Mikrocomputer 24, entsprechende Schnittstellen
für Signalaufbereitungsschaltungen, sowie eine Ein- und Aus
gabeeinheit auf. Der Mikrocomputer 24 umfaßt eine Zentralein
heit (CPU), welche die arithmetischen und logischen Operatio
nen mit den eingespeisten Daten durchführt. Die dazu notwen
digen Programme und Solldaten liefert ein Festwertspeicher
(ROM), in dem alle Programmroutinen und alle Kenndaten, Kenn
linien, Sollwerte usw. unverlierbar gespeichert sind. Insbe
sondere ist ein Speicher 25 vorgesehen, in dem u. a. eine
Mehrzahl von Kennlinien bzw. Kennfeldern und Schwellenwerten
gespeichert sind, deren Bedeutung anhand der folgenden Figu
ren noch näher erläutert. Ein Betriebsdatenspeicher (RAM)
dient u. a. dazu, die von den Sensoren gelieferten Daten zu
speichern, bis sie vom Mikrocomputer 24 abgerufen oder durch
aktuellere Daten ersetzt, d. h. überschrieben werden. Über ei
nen Bus werden alle genannten Einheiten mit Daten, Spei
cheradressen und Kontrollsignalen versorgt. Ferner ist ein
Fehlerspeicher 26 vorgesehen, in den negative Diagnoseergeb
nisse eingeschrieben und beim nächsten Werkstattaufenthalt
ausgelesen werden. Eine mit der Steuerungseinrichtung 22 ver
bundene Anzeigeeinheit 27 dient dazu, das Ergebnis der Über
prüfung dem Führer des mit der Brennkraftmaschine 10 ange
triebenen Fahrzeuges optisch und/oder akustisch anzuzeigen.
Das Verfahren wertet das Signal der Monitorsonde 19 stromab
wärts des Katalysators 18 während des Betriebes der Schubab
schaltung aus.
Im oberen Teil der Fig. 2 sind in Form eines Zeitdiagrammes
verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine darge
stellt. Zum Zeitpunkt t=tSA findet ein Betriebszustandswech
sel z. B. von Teillast TL oder Schubbetrieb S in die Schubab
schaltung SA statt. Zum Zeitpunkt t=tSE wird der Betriebszu
stand Schubabschaltung wieder verlassen und zum Zeitpunkt
t=tSA' liegt wieder eine Schubabschaltung vor.
Im unteren Teil der Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf des
Ausgangssignals ULS_DOWN der Monitorsonde 19 während dieses
Betriebszustandswechsels dargestellt. Der Wert des Ausgangs
signals zum Zeitpunkt t=tSA ist mit ULS_DOWN(tSA) bezeichnet.
Außerdem sind auf der Ordinate dieser Darstellung noch drei
Schwellenwerte eingezeichnet, nämlich ein Diagnoseschwellen
wert ULS_DOWN_MIN_DIAG, und zwei Schwellenwerte, die sich
durch Multiplikation des Ausgangssignals ULS_DOWN(tSA) mit
Faktoren FAK_MIN, FAK_MAX ergeben. Die Sondenschaltzeit
ist mit T_FALL bezeichnet und ist als die Zeit definiert, in
nerhalb derer das Sondensignal ULS_DOWN vom Wert
FAK_MAX.ULS_DOWN(tSA) auf den Wert FAK_MIN.ULS_DOWN(tSA)
fällt.
Anhand der Fig. 3 wird erläutert, wie die Fett-Mager-Schaltzeit
bestimmt und zur Diagnose der Monitorsonde heran
gezogen wird.
In einem ersten Verfahrensschritt S3.1 wird geprüft, ob vor
gegebene Diagnosebedingungen erfüllt sind. Insbesondere wird
dabei geprüft, ob die Monitorsonde und der Katalysator be
triebsbereit sind. Dies kann durch Auswerten der Temperaturen
der jeweiligen Komponenten erfolgen. Sind diese Bedingungen
nicht erfüllt, so kann keine sinnvolle Diagnose gestartet
werden und die Abfrage wiederholt sich in einer Schleife, an
dernfalls wird im Verfahrensschritt S3.2 z. B. durch Auswerten
der Drehzahl N und des Öffnungswinkels a der Drosselklappe
14 geprüft, ob der Betriebszustand Schubabschaltung vorliegt.
Dies ist dann der Fall, wenn die Drehzahl oberhalb eines
festgelegten Schwellenwertes und zugleich der Öffnungswinkel
der Drosselklappe unterhalb eines applizierbaren Wertes
liegt.
Liegt der Betriebszustand Schubabschaltung nicht vor, so wird
an den Anfang des Verfahrens verzweigt (Verfahrensschritt
S3.1), andernfalls wird zum Zeitpunkt der Schubabschaltung
t=tSA im Verfahrensschritt S3.3 der dabei auftretende Wert
für das Ausgangssignal ULS_DOWN(tSA) der Monitorsonde er
faßt.
Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Diagnoseergebnisse
wird die Bestimmung der Schaltzeit der Monitorsonde nur dann
durchgeführt, wenn die Spannung ULS_DOWN(tSA) zum Zeitpunkt
der Aktivierung der Schubabschaltung tSA oberhalb eines Dia
gnoseschwellenwertes ULS_DOWN_MIN_DIAG liegt
(Verfahrensschritt S3.4). Dieser Schwellenwert wird applika
tiv festgelegt, z. B. auf dem Motorprüfstand ermittelt. Liegt
die Spannung zum Zeitpunkt der Aktivierung der Schubabschal
tung unterhalb dieses Schwellenwertes ULS_DOWN_MIN_DIAG, wie
es in der Fig. 2 zum Zeitpunkt tSA' der Fall ist, so wird
wieder zum Verfahrensanfang verzweigt. Liegt sie aber ober
halb des Diagnoseschwellenwertes (Zeitpunkt tSA in Fig. 2),
so wird im Verfahrensschritt S3.5 die Fett-Mager-Schaltzeit
ermittelt.
Die Schaltzeit der Sonde T_FALL wird über den Zeitraum be
stimmt, in dem für die Sondenspannung ULS_DOWN die Relation
FAK_MIN.ULS_DONW(tSA) ≦ ULS_DOWN ≦ FAK_MAX.ULS_DOWN(tSA)
gilt. Die Faktoren FAK_MIN und FAK_MAX werden applikativ
festgelegt, wobei für FAK_MIN ein Wert vom 0,1 entsprechend
10% vom Wert ULS_DOWN(tSA) und für FAK_MAX ein Wert von 0,9
entsprechend 90% vom Wert ULS_DOWN(tSA) vorteilhaft ist.
Die Bestimmung der Sondenschaltzeit wird abgebrochen, wenn
der Betriebszustand der Schubabschaltung unterbrochen wird.
Dadurch wird erreicht, daß die Diagnose nur bei monoton fal
lendem Signal durchgeführt wird.
Auf Grund der Abhängigkeit der Schaltzeit der Monitorsonde
Luftmassenstrom LMM in der Schubabschaltungsphase wird
der Wert für die Schaltzeit T_FALL normiert. Der Normierungs
faktor FAK_ULS_DOWN_FALL kann z. B. in Abhängigkeit des Luft
massenstromes in der Schubabschaltung, insbesondere als Funk
tion vom Minimalwert für den Luftmassenstrom in der Schubab
schaltung oder vom Mittelwert des Luftmassenstromes während
der gesamten Schubabschaltungsphase bestimmt werden. Dieser
funktionale Zusammenhang ist vorzugsweise ins einem Kennfeld
des Speichers 25 der Steuerungseinrichtung 22 (Fig. 1) abge
legt.
Die Normierung der Sondenschaltzeit T_FALL erfolgt zur Be
rücksichtigung des Massenstromeinflusses im Verfahrensschritt
S3.6 durch folgende Gleichung
Auf Grund der Varianz der Sondenschaltzeiten an einem Be
triebspunkt wird anschließend eine Mittelwertbildung durchge
führt (Verfahrensschritt S3.7). Diese Mittelwertbildung kann
z. B. über eine bestimmte Anzahl von gültigen Diagnosewerten
ANZ_ULS_DOWN_DIAG in der Form
durchgeführt werden.
Im Verfahrensschritt S3.8 wird überprüft, ob die Anzahl der
gültigen Diagnosewerte ANZ_ULS_DOWN_DIAG einen applikativ
vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. Ist diese Bedingung
noch nicht erfüllt, so wird zum Verfahrensschritt S3.1, an
dernfalls zum Verfahrensschritt S3.9 verzweigt.
Wenn eine bestimmte Anzahl gültiger Diagnosewerte ermittelt
wurde, wird im Verfahrensschritt S3.9 die gemittelte Schalt
zeit T_FALL_MV mit einem Grenzwert T_FALL_MAX verglichen.
Dieser wird applikativ festgelegt und ist im Speicher 25 der
Steuerungseinrichtung 22 abgelegt. Liegt die gemittelte
Schaltzeit unterhalb des Grenzwertes, so wird auf eine funk
tionstüchtige Monitorsonde geschlossen (Verfahrensschritt
S3.10), andernfalls erfolgt ein entsprechender Eintrag
"Monitorsonde defekt" in einen Fehlerspeicher 26 der Steue
rungseinrichtung 22 der Brennkraftmaschine (Verfahrensschritt
S3.11).
Das geschilderte Verfahren der Bestimmung und Auswertung der
Schaltzeit der Monitorsonde dient zum Überprüfen, ob das dy
namische Verhalten der Monitorsonde bestimmten Bedingungen
genügt. Das Verfahren wird erneut gestartet, wenn die Brenn
kraftmaschine wieder in die Schubabschaltung gelangt und das
Diagnosekriterium in Verfahrensschritt S3.4 erfüllt ist. Der
Zähler, für die Anzahl der gültigen Diagnoseergebnisse pro
Schubabschaltungsphase wird vorher auf Null zurückgesetzt.
Beim Eintritt in den Betriebszustand Schubabschalten muß sich
bei intakter Monitorsonde nach einer bestimmten Zeit eine
Ausgangsspannung einstellen, die ein mageres Gemisch anzeigt.
Unplausible Spannungswerte, sowohl beim Eintritt in die Schu
babschaltung als auch beim Austritt aus der Schubabschaltung
durch extreme Verlängerung der Schaltzeiten der Monitorsonde
(die mit dem Verfahren zur Bestimmung der Schaltzeiten nicht
detektiert werden können, weil der untere Schwellenwert nie
erreicht wird), sowie Brüche der Signalleitung der Monitor
sonde können durch eine Überwachung der Ausgangsspannung bei
dem jeweiligen Übergang detektiert werden. Ferner kann ein
schlechtes Konvertierungsverhalten des Katalysators nach Ab
lauf der Schubabschaltungsphase detektiert werden.
Anhand der Fig. 4 wird erläutert, wie die Sondenspannung
beim Eintritt in die Schubabschaltung überwacht und ausgewer
tet wird.
Die ersten Verfahrensschritte S4.1 und S4.2 sind identisch
mit den Verfahrensschritten S3.1 und S3.2 in Fig. 3. Sind die
Diagnosebedingungen erfüllt und liegt der Betriebszustand der
Schubabschaltung vor, so muß sich nach dem Ablauf einer be
triebspunktabhängigen Zeit t1 nach Eintritt in die Schubab
schaltung der Wert des Ausgangssignales der Monitorsonde än
dern. Bei fehlerfreier Funktion muß dann die Ausgangsspannung
einen, ein mageres Gemisch repräsentierenden Wert annehmen.
Die Zeitspanne t1 ist beispielsweise abhängig vom Luftmassen
strom in einem Kennfeld innerhalb des Speichers 25 der Steue
rungseinrichtung 22 abgelegt. Es kann somit der Wert eines
Integrales für den Luftmassenstrom ausgewertet, d. h. mit ei
nem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden. Der Wert
für den Luftmassenstrom kann entweder direkt von einem Luft
massenmesser erhalten oder indirekt über eine Modellbildung
mit dem Saugrohrdruck als Eingangsgröße ermittelt werden.
Im Verfahrensschritt S4.3 wird abgefragt, ob diese betriebs
punktabhängige Zeit t1 abgelaufen ist. Ist diese Bedingung
noch nicht erfüllt, so wiederholt sich die Abfrage in einer
Schleife, andernfalls war die Schubabschaltung die vorgegebe
ne Zeit aktiviert und im Verfahrensschritt S4.4 wird der Wert
der Sondenspannung ULS_DOWN erfaßt. Der Zeitpunkt der Erfas
sung wird als Diagnosezeitpunkt bezeichnet.
Im Verfahrensschritt S4.5 wird überprüft, ob die zum Diagno
sezeitpunkt gemessene Sondenspannung zwischen den Schwellen
ULS_DJAG_ MIN < ULS_DOWN < ULS_DIAG_MAX liegt. Ist dies der
Fall, dann wird im Verfahrensschritt S4.6 auf einen Kabel
bruch der Monitorsonde geschlossen, dieser Fehler in den Feh
lerspeicher 26 eingetragen (Verfahrensschritt S4.7) und dem
Führer des mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeu
ges akustisch und/oder optisch angezeigt, daß ein Defekt ei
ner abgasrelevanten Komponente vorliegt (Verfahrensschritt
S4.8).
Trifft die obengenannte Diagnose (Kabelbruch) nicht zu und
die zum Diagnosezeitpunkt gemessene Spannung der Monitorsonde
ULS_DOWN liegt oberhalb einer Schwelle ULS_DOWN_MIN_SA_DIAG
(Abfrage in Verfahrensschritt S4.9) so ist die Sondenschalt
zeit zu lang, d. h. das dynamische Verhalten der Monitorsonde
liegt außerhalb von vorgegebenen Grenzen und das Verfahren
wird mit den Schritten S4.7 und S4.8 fortgesetzt. Liefert
aber die Abfrage in Verfahrensschritt S4.9 ein negatives Er
gebnis, so wird zum Verfahrensanfang verzweigt.
Nachdem die Brennkraftmaschine den Betriebszustand Schubab
schaltung verlassen hat, muß sich nach dem Ablauf einer be
triebspunktabhängigen Zeitspanne t2 der Zustand der Monitor
sonde wieder ändern, d. h. das Ausgangssignal der Monitorsonde
muß sich im betriebsfähigen Fall vom Mageranschlag wegbewe
gen. Zur Bestimmung dieser betriebspunktabhängigen Zeit t2
kann z. B. analog zur Bestimmung der Zeitspanne t1 der Wert
eines Massenstromintegrales, das nach Verlassen der Schubab
schaltung gestartet wird, mit einem Schwellenwert verglichen -
werden. Nachdem die Schubabschaltung die erforderliche Zeit
deaktiviert war, kann die folgende Diagnose durchgeführt wer
den, die nun anhand der Fig. 5 erläutert wird.
Der erste Verfahrensschritt S5.1 ist identisch den Verfah
rensschritten S3.1 und S4.1 der bereits beschriebenen Verfah
ren. Anschließend wird im Verfahrensschritt S5.2 überprüft,
ob der Betriebszustand der Schubabschaltung zu Ende ist. Dies
kann durch wieder durch Auswerten der Drehzahl der Brenn
kraftmaschine und des Drosselklappenwinkels erfolgen. Befin
det sich die Brennkraftmaschine nicht mehr in der Schubab
schaltung, so wird ein Zeitzähler für die Zeit t2 gestartet
und im Verfahrensschritt S5.3 ein erster Wert für die Aus
gangsspannung der Monitorsonde ULS_DOWN_1 erfaßt.
Im Verfahrensschritt S5.4 wird ständig abgefragt, ob die
Zeitspanne t2 schon abgelaufen ist. Ist dies der Fall, so
wird zu diesem Zeitpunkt der Wert für die Ausgangsspannung
der Monitorsonde ULS_DOWN_2 erfaßt. Anschließend wird aus
den beiden Werten ULS_DOWN_1 und ULS_DOWN_2 die Differenz
DELTA_ULS_DOWN_DIAG = ULS_DOWN_1 - ULS_DOWN_2 gebildet
(Verfahrensschritt S5.6) und diese Differenz mit einem vorge
gebenen Grenzwert DELTA_UL5_DOWN_DIAG_MIN verglichen
(Verfahrensschritt S5.7).
Ist für die Differenz DELTA_ULS_DOWN_DIAG zwischen dem Span
nungswert der Monitorsonde ULS_DOWN_1 zum Zeitpunkt des Ver
lassens der Schubabschaltung und dem Spannungswert der Moni
torsonde ULS_DOWN_2 nach Ablauf der Zeitspanne t2, zum Zeit
punkt also zu dem beispielsweise der Luftmassenstrom einen
definierten Wert überschreitet, die Beziehung
DELTA_ULS_DOWN_DIAG < DELTA_ULS_DOWN_DIAG_MIN
(Verfahrensschritt S5.7) erfüllt, so ist ein Fehler aufgetre
ten. Dies führt aber nicht sofort zu einem Eintrag in den
Fehlerspeicher, sondern es wird eine Fehlerbehandlung mit ei
ner statistischen Auswertung durchgeführt (Verfahrensschritt
S5.9). Nur wenn der Fehler wiederholt auftritt, erfolgt ein
entsprechender Eintrag in den Fehlerspeicher. Ist aber die
in Verfahrensschritt S5.5 gebildete Differenz größer als der
genannte Grenzwert, dann wird im Verfahrensschritt S5.8 auf
eine intakte Monitorsonde geschlossen.
Claims (11)
1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer
stromabwärts eines Katalysators (18) einer Brennkraftmaschine
(10) angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignals eine binä
re Charakteristik aufweisenden Lambdasonde (19), wobei
- - überprüft und sichergestellt wird, daß sich die Brennkraft maschine (10) im Betriebszustand der Schubabschaltung be findet,
- - während des Betriebszustandes der Schubabschaltung eine Schaltzeit (T_FALL) ermittelt wird, innerhalb derer sich das Ausgangssignal (ULS_DOWN(tSA)) der Lambdasonde (19) von einem, eine fette Gemischzusammensetzung repräsentierenden Spannungswert (FAK_MAX.ULS_DOWN(tSA)) auf einen, eine ma gere Gemischzusammensetzung repräsentierenden Spannungswert ((FAK_MIN_.ULS_DOWN(tSA)) ändert,
- - die Schaltzeit (T_FALL) in Abhängigkeit des der Brennkraft maschine (10) zugeführten Luftmassenstromes (LMM) normiert wird,
- - die normierte Schaltzeit (T_FALL_NORM) mit einem Grenzwert (T_FALL_MAX) verglichen wird und in Abhängigkeit des Ergeb nisses dieses Vergleiches die Lambdasonde (19) hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit bewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgangssignal (ULS_DOWN(tSA)) zum Zeitpunkt (tSA)) der Akti
vierung der Schubabschaltung erfaßt und mit einem Diagnose
schwellenwert (ULS_DOWN_MIN_DIAG) verglichen wird und nur bei
Überschreiten des Diagnoseschwellenwertes (ULS_DOWN_MIN_DIAG)
die Schaltzeit (T_FALL) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß aus einer vorgegebenen Anzahl (ANZ_ULS_DOWN_DIAG) gewich
teter Schaltzeiten (T_FALL_NORM) ein Mittelwert gebildet wird
und dieser Mittelwert mit dem Grenzwert (T_FALL_MAX) vergli
chen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Normierung mittels eines Faktors (FAK_ULS_DOWN_FALL) nach
folgender Beziehung erfolgt:
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Normierungsfaktors (FAK_ULS_DOWN_FALL) in einem Kennfeld ei
nes Speichers (25) einer Steuerungseinrichtung (22) für die
Brennkraftmaschine (10) abhängig vom Luftmassenstrom (LMM) in
der Schubabschaltungsphase abgelegt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ermittlung der Schaltzeit (T_FALL) abgebrochen wird, wenn der
Betriebsbereich der Schubabschaltung unterbrochen wird.
7. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer
stromabwärts eines Katalysators (18) einer Brennkraftmaschine
(10) angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignals eine binä
re Charakteristik aufweisenden Lambdasonde (19), wobei
- - überprüft und sichergestellt wird, daß sich die Brennkraft maschine (10) im Betriebszustand der Schubabschaltung be findet,
- - das Ausgangssignal (ULS_DOWN) der Lambdasonde (19) sowohl beim Eintritt in die Schubabschaltung als auch beim Aus tritt aus der Schubabschaltung überwacht und bei Auftreten eines unplausiblen Verlaufes des Ausgangssignals (ULS_DOWN) auf einen Defekt der Lambdasonde (19) geschlossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- - nach Eintritt in die Schubabschaltung ein Zeitzähler für ei ne vom Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine abhängige Zeit spanne (t1) gestartet wird,
- - nach Ablauf der Zeitspanne (t1) das Sondensignal (ULS_DOWN) erfaßt wird,
- - ein Kabelbruch der Lambdasonde (19) diagnostiziert wird, wenn der Wert der Sondenspannung innerhalb eines von zwei Schwellenwerten (ULS_DOWN_MIN, ULS_DOWN_MAX) begrenzten Be reiches liegt, andernfalls
- - überprüft wird, ob der Wert der Sondenspannung oberhalb ei nes weiteren Schwellenwertes (ULS_DOWN_MIN_SA_DIAG) liegt und
- - auf eine unzulässig hohe Schaltzeit (T_FALL) der Lambdasonde (19) geschlossen wird, wenn dieser Schwellenwert überschrit ten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
- - unmittelbar nach Austritt aus der Schubabschaltung das Aus gangssignal (ULS_DOWN_1) der Lambdasonde (19) erfaßt wird,
- - nach Ablauf einer vom Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Zeitspanne (t2) erneut das Ausgangssignal (ULS_DOWN_2) erfaßt und aus diesen beiden Werten die Diffe renz (DELTA_ULS_DOWN_DIAG) gebildet wird und
- - auf einen Sondenfehler erkannt wird, wenn diese Differenz (DELTA_ULS_DOWN_DIAG) einen vorgegebenen Grenzwert (DELTA_ULS_DOWN_DIAG_MIN) überschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bestimmung der Zeitspanne (t1, t2) der Wert eines
Luftmassenstromintegrales, das zu Beginn bzw. nach Verlassen
des Schubabschaltbetriebes gestartet wird, mit einem Schwel
lenwert verglichen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß bei Feststellen eines Defektes der
Lambdasonde (19) ein Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher
(26) erfolgt und das Ergebnis der Überprüfung optisch
und/oder akustisch zumindest vorübergehend angezeigt wird.
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