DE19859176C2 - Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde - Google Patents
Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer LambdasondeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruches 1.
Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen mit ottomotorischem Antrieb weiter zu reduzieren, kommen immer
häufiger Brennkraftmaschinen zum Einsatz, die mit magerem Gemisch betrieben werden. Zur Erfüllung der geforderten
Abgasemissionsgrenzwerte ist bei solchen Brennkraftmaschinen eine spezielle Abgasnachbehandlung notwendig. Dazu
werden NOx-Speicherkatalysatoren verwendet, die aufgrund ihrer Beschichtung in der Lage sind, während einer Spei
cherphase NOx-Verbindungen aus dem Abgas zu adsorbieren, die bei magerer Verbrennung entstehen. Während einer
Regenerationsphase werden die adsorbierten bzw. gespeicherten NOx-Verbindungen unter Zugabe eines Reduktionsmit
tels in unschädliche Verbindungen umgewandelt. Als Reduktionsmittel für magerbetriebene Otto-Brennkraftmaschinen
können CO, H2 und HC (Kohlenwasserstoffe) verwendet werden. Diese werden durch kurzzeitigen Betrieb der Brenn
kraftmaschine mit einem fetten Gemisch erzeugt und dem NOx-Speicherkatalysator als Abgaskomponenten zur Verfü
gung gestellt, wodurch die gespeicherten NOx-Verbindungen im NOx-Speicherkatalysator abgebaut werden.
Der Speicherwirkungsgrad eines solchen NOx-Speicherkatalysators hängt von zahlreichen, in der Literatur beschrie
benen Einflußgrößen ab. Eine primäre Einflußgröße stellt neben der Katalysatortemperatur insbesondere der Katalysa
torbeladungsgrad dar, d. h. mit zunehmender Dauer der Magerphase und daraus resultierenden Speicherung von NOx
nimmt der Speicherwirkungsgrad kontinuierlich ab, so daß unter Berücksichtigung der Abgasgrenzwerte oder weiterer
Betriebsbedingungen eine Umschaltung in den Fett- d. h. in den Regenerationsbetrieb notwendig wird. Die erforderliche
Dauer des Fettbetriebes zur Regeneration hängt im wesentlichen von der gespeicherten NOx-Masse und dem Sauerstoff-
Speichervermögen des NOx-Speicherkatalysators ab.
Weil der Übergang vom Magerbetrieb zum Fettbetrieb bzw. vom Fettbetrieb zum Magerbetrieb der Brennkraftma
schine zur Vermeidung von NOx-Rohemissionsspitzen sprungartig erfolgen muß, wird die Luftzahländerung vorzugs
weise durch Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge erreicht.
Zur Regelung der Brennkraftmaschine und zur Diagnose des Abgasnachbehandlungssystems kommen sogenannte
Lambdasonden zum Einsatz, die ein den Sauerstoffgehalt im Abgas repräsentierendes Signal an eine Steuerungseinrich
tung der Brennkraftmaschine abgeben.
Das Signal einer stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignals eine
stetige Kennliniencharakteristik aufweisende Lambdasonde wird zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ver
wendet. Das Signal einer stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten binären Lambdasonde wird zur
Trimmregelung für den λ = 1 Betrieb und zur Katalysatordiagnose verwendet. Die Lambdasonden unterliegen infolge
thermischer Einflüsse und chemischer Vergiftung, beispielsweise durch Silizium oder Schwermetalle einer Alterung,
wodurch sowohl die Qualität der Regelung als auch die Zuverlässigkeit der Diagnose nachteilig beeinflußt wird.
Der Einsatz einer, in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas ein stetiges Ausgangssignal abgebenden Lambda
sonde führt zum Übergang von der Zwei-Punkt-Lambdaregelung zur stetigen Lambdaregelung. Um die gesetzlich gefor
derten Grenzwerte für den Abgasausstoß nicht zu überschreiten, muß der Ausfall abgasrelevanter Komponenten erkannt
und angezeigt werden (On Board Diagnose).
Deshalb ist es notwendig, die Funktionsfähigkeit auch der Lambdasonden zu überprüfen. Aus der EP 0 616 119 B1 ist
es bekannt, bei einer vor dem Katalysator angeordneten Lambdasonde (Vorkatsonde) die Schaltzeiten zu messen, inner
halb derer das Ausgangssignal der Lambdasonde im Rahmen ihrer Sprungfunktion von einem hohen Spannungswert, der
ein fettes Gemisch anzeigt (Fettspannung) auf einen niederen Spannungswert, der ein mageres Gemisch anzeigt (Mager
spannung) umschaltet. Die Größe dieser Schaltzeiten ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit der vor dem Katalysator an
geordneten Lambdasonde.
Ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der dynamischen Funktionsfähigkeit von Vorkat-Lambdasonden ist in der
DE 43 33 412 A1 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 so
wohl die Fett- als auch die Magerverweilzeiten kleiner als vorgegebene, den einzelnen Verweilzeiten zugeordnete Grenz
werte sind. Die Verfahren zur Diagnose des Ansprechverhaltens von Lambdasonden für λ = 1 Konzepte können nicht
wie beim Magerkonzept mit dem NOx-Speicherkatalysator auf definierte große Luftzahlsprünge aufbauen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Funktionstüchtigkeit einer im Abgasstrom einer
Brennkraftmaschine angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignales eine stetige Kennliniencharakteristik aufweisende
Lambdasonde überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Abgasnachbehandlungskonzept mit einem NOx-Speicherkatalysator basiert darauf, daß in mageren Betriebspha
sen der Brennkraftmaschine der Katalysator das im Abgas enthaltene NOx zu NO2 oxidiert und in Form von Nitrat spei
chert. Füllt sich der Speicher mit Nitrat, sinkt der Speicherwirkungsgrad ab. Durch Übergang in einen Betrieb der Brenn
kraftmaschine mit fettem Gemisch kann die eingespeicherte Nitratmenge mittels HC und CO zu N2, H2O und CO2 um
gewandelt werden und somit die Speicherfähigkeit des Katalysators regeneriert werden. Bei diesem Abgasnachbehand
lungskonzept treten also prinzipbedingt periodisch große Luftzahlsprünge von mager nach fett und umgekehrt auf, wel
che zur Diagnose der Ansprechcharakteristik der Lambdasonde in vorteilhafter Weise genutzt werden können.
Durch Auswerten des zeitlichen Verhaltens des Ausgangssignales der Lambdasonde nach einem solchen Luftzahl
sprung, sei es zu Beginn oder zu Ende eines Regenerationsvorganges kann auf die Funktionstüchtigkeit der Lambda
sonde geschlossen werden.
Es wird eine Gastransportzeit berechnet, die das Abgas benötigt, um vom Ort der Einspritzung von Kraftstoff in den
Ansaugtrakt zu der Lambdasonde zu gelangen. Anschließend wird die gesamte Totzeit gemessen, innerhalb derer das
Sondensignal der Lambdasonde ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges einen vorgegebenen Schwellen
wert erreicht. Da die Gastranportzeit von der Alterung unabhängig ist, wird die Differenz zwischen der Gastransportzeit
und der gesamten Totzeit gebildet. Als Ergebnis erhält man die von der Alterung abhängige sondeneigene Totzeit. Die
Differenz wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und die Lambdasonde als defekt eingestuft, wenn der
Schwellenwert überschritten wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer NOx-Abgasnachbehandlunganlage,
Fig. 2 ein Diagramm, das die zeitlichen Verläufe vom Lambdasollwert und der Konzentrationen von NOx vor und
nach dem NOx-Speicherkatalysator während vier aufeinanderfolgenden Regenerationsphasen zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm, das die zeitlichen Verläufe vom Lambdasollwert und der Lambdasondensignale zeigt,
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Gastransportzeit,
Fig. 5 den Signalverlauf der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde bei einem Fett-
Mager-Sprung und
Fig. 6 den Signalverlauf der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde bei einem Ma
ger-Fett-Sprung.
In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbildes eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungsanlage ge
zeigt, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Dabei sind nur die Komponenten dargestellt, die zum
Verständnis der Erfindung nötig sind.
Eine Brennkraftmaschine 10 weist einen Ansaugtrakt 11 und einen Abgastrakt 12 auf. Im Ansaugtrakt 11 ist ein Luft
massenmesser 24 zum Erfassen der angesaugten Luftmasse und eine Kraftstoffzumeßeinrichtung vorhanden, von der nur
ein Einspritzventil 13 schematisch dargestellt ist und dem Kraftstoff KST über eine nicht näher bezeichnete Leitung zu
geführt wird. Alternativ zur Einspritzung in das Saugrohr kann der Kraftstoff mittels geeigneter Einspritzventile auch di
rekt in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden (Direkteinspritzung). Im Abgastrakt 12 ist eine Abgas
nachbehandlungsanlage für mageres Abgas vorgesehen. Sie besteht aus einem, nahe am Auslass der Brennkraftmaschine
angeordneten 3-Wege Katalysator 14, auch als Vorkatalysator bezeichnet und einem diesen in Strömungsrichtung des
Abgases nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator 15. Bei der Auswahl und Dimensionierung des Vorkatalysators 14
ist neben dem Light-off-Verhalten auch das Sauerstoffspeichervermögen zu berücksichtigen.
Die Minimalkonfiguration der Sensorik für die Abgasnachbehandlungsanlage beinhaltet einen Sauerstoffmeßaufneh
mer 16 stromaufwärts des Vorkatalysators 14, einen Temperatursensor 17 im Verbindungsrohr zwischen Vorkatalysator
14 und NOx-Speicherkatalysator 15 nahe am Eintrittsbereich desselben und einen weiteren Sauerstoffmeßaufnehmer 18
stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 15.
Als Sauerstoffmeßaufnehmer 16 wird vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde eingesetzt, welche in Abhängigkeit
des Sauerstoffgehaltes im Abgas ein stetiges, z. B. lineares Ausgangssignal abgibt. Mit dem Signal dieser Breitband-
Lambdasonde 16 wird die Luftzahl während des Magerbetriebes und während der Regenerationsphase mit fettem Ge
misch entsprechend der Sollwertvorgaben eingeregelt. Diese Funktion übernimmt eine an sich bekannte Lambdarege
lungseinrichtung 19, die vorzugsweise in eine den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 steuernde Steuerungseinrichtung
20 integriert ist. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen, die in der Regel einen Mikroprozessor beinhalten und
die neben der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben, u. a. auch
die Steuerung der Abgasnachbehandlungsanlage übernehmen, sind an sich bekannt, so daß im folgenden nur auf den im
Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbesondere ist die
Steuerungseinrichtung 20 mit einer Speichereinrichtung 21 verbunden, in dem u. a. verschiedene Kennlinien und
Schwellenwerte gespeichert sind, deren jeweilige Bedeutung anhand der Beschreibung der nachfolgenden Figuren noch
näher erläutert wird.
Zur Regelung des Kraftstoff-/Luftgemisches der Brennkraftmaschine im optimalen Lambda-Fenster während des stö
chiometrischen Betriebs ist das Signal des nach dem NOx-Speicherkatalysator 15 angeordneten Sauerstoffmeßaufneh
mers 18 als Trimmsonde erforderlich. Als Sauerstoffmeßaufnehmer 18 dient vorzugsweise eine binäre Lambdasonde (2-
Punkt-Lambdasonde) auf der Basis von Zirkonoxid ZrO2, die bei einem Lambdawert λ = 1 bezüglich ihres Ausgangssi
gnales eine Sprungcharakteristik aufweist. Dieses Sondensignal der nach dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten
Lambdasonde wird auch zur Steuerung der Speicherregeneration und zur Adaption von Modellgrößen wie z. B. der Sau
erstoff- bzw. NOx-Speicherkapazität eingesetzt.
Die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators, die zur verbrauchs- und emissionsoptimalen Steuerung des Systems
erforderlich ist, wird mittels eines Temperaturmodells aus dem Sensorsignal des Temperatursensors 17 errechnet. Basie
rend auf diesem Meßsignal werden auch Katalysatorheiz- bzw. Katalysatorschutzmaßnahmen eingeleitet. Alternativ
hierzu kann die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 15 auch direkt gemessen werden, indem ein Temperatursen
sor unmittelbar im Gehäuse desselben angeordnet wird.
Die Ausgangssignale der Sauerstoffmeßaufnehmer 16, 18 und des Temperatursensors 17 werden über entsprechende
Verbindungsleitungen der Steuerungseinrichtung 20 zugeführt.
Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die Steuerungseinrichtung 20 außer mit einer Zündein
richtung 22 für das Luft-Kraftstoffgemisch über eine nur schematisch dargestellte Daten- und Steuerleitung 23 noch mit
weiteren, nicht explizit dargestellten Sensoren z. B. für Drehzahl und Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine so
wie mit weiteren Aktoren verbunden.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lambdasollwertes LAM_SOLL, mit dem die Brennkraftmaschine 10 betrieben
werden soll für einen Zeitraum von 300 Sekunden. In diesem Zeitraum werden 4 Regenerationsphasen angefordert. Vor
Einleitung einer Regenerationsphase des NOx-Speicherkatalysators 15 wird die Brennkraftmaschine mit einem mageren
Gemisch (LAM_SOLL = 1,4) betrieben. Zu Beginn der Regenerationsphase springt der Lambdasollwert LAM_SOLL
von diesem Wert auf einen Wert, der fettes Gemisch anzeigt (LAM_SOLL = 0,8). Nach Abschluß der Regenerations
phase wird die Brennkraftmaschine wieder mit magerem Gemisch (LAM_SOLL = 1,4) betrieben.
Ferner sind im Diagramm nach Fig. 2 noch die zeitliche Konzentration der Stickoxide NOx_vor_Kat stromaufwärts
des NOx-Speicherkatalysators 15 und NOx_nach_Kat stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 eingetragen. Zu
Beginn der Regenerationsphase steigt die NOx-Konzentration NOx_vor_Kat ausgehend von einem Wert von ca.
600 ppm sprungartig an, weil durch das fette Gemisch die Last erhöht wird und in diesem Beispiel keine Drehmoment
kompensation, beispielsweise durch Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät erfolgt. Nach Ende der Regenerati
onsphase sinkt die Konzentration NOx_vor_Kat wieder auf den ursprünglichen Wert von ca. 600 ppm. Das Signal für die
Konzentration NOx_nach_Kat zeigt während der Regenerationsphase eine Desorptionsspitze. Nach Ende der Regenera
tion ist die Konzentration NOx_nach_Kat annähernd Null und der NOx-Speicherkatalysator 15 ist wieder aufnahmebe
reit für NOx.
In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf des Lambdasollwertes LAM_SOLL, sowie der Signalverlauf LAM_vor_Kat der
stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 angeordneten Lambdasonde 16 und der Signalverlauf UL_nach_Kat
der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 angeordneten Lambdasonde 18 dargestellt. Zu Beginn der Regene
rationsphase (Zeitpunkt t0) springt der Lambdasollwert LAM_SOLL von 1,4 auf den Wert 0,8, bleibt während der Re
generationsphase auf diesem Wert und springt am Ende der Regenerationsphase zum Zeitpunkt t1 wieder auf den Ma
gerwert von 1,4.
Mit LAM_vor_Kat ist in dieser Darstellung das Signal der stetigen Lambdasonde 16 stromaufwärts des NOx-Spei
cherkatalysators 15 bezeichnet, das zur Regelung der Luftzahl verwendet wird. Zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes
nach dem NOx-Speicherkatalysator 15 dient eine binäre Lambdasonde 18 (ZrO2-Sonde). Die elektrische Beschaltung
dieser binären Lambdasonde ist dabei so, daß sie bei Sauerstoffüberschuß im Abgas (Magerbetrieb) eine niedrige Aus
gangsspannung und bei Sauerstoffmangel (Fettbetrieb) eine höhere Ausgangsspannung abgibt. Da die Brennkraftma
schine vor Einleitung der Regenerationsphase mit einem mageren Gemisch (LAM_SOLL = 1,4) betrieben wurde, er
reicht zu Beginn der Regeneration dieses Sondensignal UL_nach_Kat einen Wert von typisch 0,01 Volt (Indikator für
Sauerstoffüberschuß im Abgas stromab des NOx-Speicherkatalysators). Der angegebene Wert ist von verschiedenen
Einflüssen abhängig, insbesondere von der Abgastemperatur und gilt somit für einen bestimmten Sondentyp bei einer be
stimmten Abgastemperatur.
Bei Fortschreiten der Regeneration steigt das Sondensignal UL_nach_Kat erst langsam an und erreicht dann einen
Punkt, an dem Reduktionsmittel durchbricht, d. h. CO und HC stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators vorhanden
sind. In diesem Moment springt das Sondensignal auf den Wert von ca. 0,625 V.
Die Ansprechcharakteristik der Sondensignale läßt sich in der Steuerungseinrichtung 20 durch eine Totzeit und eine
Anstiegzeit beschreiben. Die gesamte Totzeit bezogen auf den Lambda-Sollwert LAM_SOLL setzt sich aus der Gas
transportzeit vom Saugsystem bis zur Sondenposition in Abgastrakt und aus der sondeneigenen Totzeit zusammen. Die
Gastransportzeit kann wie in Fig. 4 gezeigt, theoretisch abgeschätzt werden.
In der oberen Hälfte der Fig. 4 sind über dem Kurbelwellenwinkel KW zwei Arbeitsspiele eines Zylinders einer 6-Zy
linder-Brennkraftmaschine mit 120°KW Segmenten aufgetragen. Mit der Bezeichnung AO bzw. EO sind diejenigen
Kurbelwellenbereiche gekennzeichnet, während derer das Auslassventil bzw. das Einlassventil der Brennkraftmaschine
geöffnet ist. Ferner sind in Form zweier Blöcke 2 aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge in den einen Zylinder darge
stellt. Die Zeitpunkte der Zündung sind mit einem Pfeilsymbol eingetragen. Das Bezugszeichen EBW kennzeichnet den
Einspritzbeginnwinkel.
Als Gastransportzeit tGas wird im folgenden die Zeit bezeichnet, die verstreicht, bis das Luft-/Kraftstoffgemisch vom
Ort der Einspritzung bis zum Ort der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 angeordneten Lambdasonde 16
angekommen ist. Das Luft-/Kraftstoffgemisch wird angesaugt, verdichtet, gezündet und ausgestoßen. Als Abgaslaufzeit
tAbg ist die Zeit bezeichnet, die das Abgas braucht, um vom geöffneten Auslassventil zu der Lambdasonde 16 zu gelan
gen. Die Gastransportzeit tGas beinhaltet also den kompletten Ladungswechselvorgang und die Abgaslaufzeit tAbg.
In der unteren Hälfte der Fig. 4 ist noch einmal der Verlauf des Lambdasollwertes LAM_SOLL dargestellt, der zum
Zeitpunkt t0 sprungartig verändert wird (beispielsweise vom Wert 1,4 auf den Wert 0,8).
Der Zeitpunkt t0 des Sollwertsprunges ist aus der Steuerungseinrichtung bekannt (aus der Anforderung einer Regene
rationsphase) und diejenige Zeit, nach der das Abgas aufgrund dieses Luftzahlsprunges an der Lambdasonde angekom
men ist, wird wie folgt berechnet:
Für eine 6-Zylinderbrennkraftmaschine mit 120° Kurbelwellensegmenten gilt für die Gastransportzeit tGas:
Für eine 6-Zylinderbrennkraftmaschine mit 120° Kurbelwellensegmenten gilt für die Gastransportzeit tGas:
mit
TN Segmentzeit (Zeit, innnerhalb derer sich die Kurbelwelle um 120° dreht)
EBW Einspritzbeginnwinkel
tAbg Abgaslaufzeit.
TN Segmentzeit (Zeit, innnerhalb derer sich die Kurbelwelle um 120° dreht)
EBW Einspritzbeginnwinkel
tAbg Abgaslaufzeit.
Für die Abgaslaufzeit tAbg gilt:
mit
LM Luftmasse (mittels des Luftmassenmessers erfasst)
K Faktor = f(LM[kg/h].
LM Luftmasse (mittels des Luftmassenmessers erfasst)
K Faktor = f(LM[kg/h].
Für jeden Wert der Luftmasse LM in [kg/h] ist in einem Kennfeld KF1 ein Faktor K zugeordnet.
Für die Abgaslaufzeit ergibt sich unter Berücksichtigung des Volumens des Abgassystems vom Auslassventil bis zur
Lambdasonde:
mit
V_Abg_Sys Volumen des Abgassystems (Abgastrakt vom Auslassventil bis zum Ort der Lambdasonde),
p_Abg Druck im Abgassystem
R_Abg spez. Gaskonstante
T_Abg Temperatur des Abgases
M_Abg Masse, proportional zu LM [mg/Hub].
V_Abg_Sys Volumen des Abgassystems (Abgastrakt vom Auslassventil bis zum Ort der Lambdasonde),
p_Abg Druck im Abgassystem
R_Abg spez. Gaskonstante
T_Abg Temperatur des Abgases
M_Abg Masse, proportional zu LM [mg/Hub].
Die entsprechend der oben angegebenen Beziehungen berechnete Gastransportzeit tGas ist von der Alterung unabhän
gig. Die gesamte Totzeit Ttot bezogen auf den Lambda-Sollwert LAM_SOLL setzt sich aus dieser Gastransportzeit TGas
vom Saugsystem bis zur Sondenposition im Abgastrakt und aus der sondeneigenen Totzeit tSonde zusammen. Da die son
deneigene Totzeit tSonde nicht unmittelbar ermittelt werden kann, wird die gesamte Totzeit tTot gemessen. Hierzu wird die
Zeit ermittelt, innerhalb derer das Sondensignal LAM_vor_Kat ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges,
der aus der Steuerungseinrichtung bekannt ist (Zeitpunkt Beginn und Ende der Regenerationsphase) einen vorgegebenen
Schwellenwert SW1 erreicht. Der Schwellenwert SW1 wird experimentell ermittelt und ist in der Speichereinrichtung 21
abgelegt.
Anschließend wird von dieser gesamten Totzeit (tTot) die nach den oben angegebenen Gleichungen berechnete Gas
transportzeit tGas abgezogen. Dadurch erhält man den Wert für die sondeneigene Totzeit tSonde. Vergrößert sich die ermit
telte sondeneigene Totzeit tSonde signifikant, so ist das auf eine Alterung der Lambdasonde zurückzuführen.
Die sondeneigene Totzeit tSonde wird deshalb mit einem Schwellenwert SW2 verglichen, der für eine korrekt arbei
tende Lambdasonde festgelegt und ebenfalls in der Steuerungseinrichtung 21 abgelegt ist. Überschreitet die sondenei
gene Totzeit tSonde diesen Schwellenwert SW2, so ist die Lambdasonde zu träge und sie wird hinsichtlich ihres Zeitver
haltens als nicht funktionstüchtig eingestuft. In diesem Fall kann das Ergebnis der Diagnose dem Fahrzeugführer unmit
telbar angezeigt werden. Es ist aber auch möglich, eine statistische Auswertung mehrerer aufeinanderfolgender Überprü
fungsroutinen zu machen und einen Fehler erst dann anzuzeigen und/oder in einen Fehlerspeicher einzuschreiben, wenn
eine vorgegebene Anzahl von negativen Ergebnissen vorliegt.
Claims (5)
1. Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer im Abgastrakt einer zumindest teilweise mit Luftüber
schuß betriebenen Brennkraftmaschine angeordneten Lambdasonde durch Auswerten des zeitlichen Verhaltens des
Ausgangssignals der Lambdasonde, wobei zum Regenerieren eines im Abgastrakt der Brennkraftmaschine ange
ordneten Speicherkatalysators zu Beginn und zu Ende der Regenerierungsphase ein Sollwert für die Luftzahl
sprungartig verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Gastransportzeit (tGas) berechnet wird, die das Abgas der Brennkraftmaschine (10) benötigt, um vom Ort der Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt (11) zu der Lambdasonde (16) zu gelangen,
eine gesamte Totzeit (tTot) gemessen wird, innerhalb derer das Sondensignal (LAM_vor_KAT) der Lambda sonde (16) ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges einen vorgegebenen Schwellenwert (SW1) erreicht,
die Differenz zwischen der Gastransportzeit (tGas) und der gesamten Totzeit (tTot) gebildet wird,
als Differenz die sondeneigene Totzeit (tSonde) erhalten wird und diese Differenz mit einem Schwellenwert (SW2) verglichen wird und
in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches die Lambdasonde (16) hinsichtlich ihrer zeitlichen An sprechcharakteristik beurteilt wird.
eine Gastransportzeit (tGas) berechnet wird, die das Abgas der Brennkraftmaschine (10) benötigt, um vom Ort der Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt (11) zu der Lambdasonde (16) zu gelangen,
eine gesamte Totzeit (tTot) gemessen wird, innerhalb derer das Sondensignal (LAM_vor_KAT) der Lambda sonde (16) ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges einen vorgegebenen Schwellenwert (SW1) erreicht,
die Differenz zwischen der Gastransportzeit (tGas) und der gesamten Totzeit (tTot) gebildet wird,
als Differenz die sondeneigene Totzeit (tSonde) erhalten wird und diese Differenz mit einem Schwellenwert (SW2) verglichen wird und
in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches die Lambdasonde (16) hinsichtlich ihrer zeitlichen An sprechcharakteristik beurteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gastransportzeit (tGas) berechnet wird aus einem
Term, der den Einspritzbeginnwinkel (EBW) und die Segmentzeit (TN) als die Zeit, innnerhalb derer sich die Kur
belwelle um 720° geteilt durch die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine dreht und aus einem Term, der eine Ab
gaslaufzeit (tAbg) beinhaltet, die das Abgas benötigt, um von einem Auslassventil zum Ort der Lambdasonde (16) zu
gelangen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gastransportzeit (tGas) für eine 6-Zylinderbrenn
kraftmaschine berechnet wird zu
mit
TN Segmentzeit (Zeit, innnerhalb derer sich die Kurbelwelle um 120° dreht)
EBW Einspritzbeginnwinkel
tAbg Abgaslaufzeit
und
mit
LM Luftmasse im Ansaugtrakt
K Faktor = f(LM[kg/h].
mit
TN Segmentzeit (Zeit, innnerhalb derer sich die Kurbelwelle um 120° dreht)
EBW Einspritzbeginnwinkel
tAbg Abgaslaufzeit
und
mit
LM Luftmasse im Ansaugtrakt
K Faktor = f(LM[kg/h].
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (K) abhängig vom Wert der Luftmasse
(LM) in einem Kennfeld (KF1) einer Speichereinrichtung (21) abgelegt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwerte (SW1, SW2) experimentell be
stimmt werden und in einer Speichereinrichtung (21) abgelegt sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1998159176 DE19859176C2 (de) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde |
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DE1998159176 DE19859176C2 (de) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19859176A1 DE19859176A1 (de) | 2000-07-13 |
DE19859176C2 true DE19859176C2 (de) | 2003-07-10 |
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ID=7892064
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE1998159176 Expired - Fee Related DE19859176C2 (de) | 1998-12-21 | 1998-12-21 | Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde |
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DE (1) | DE19859176C2 (de) |
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---|---|---|---|---|
DE102006048689B4 (de) * | 2006-10-10 | 2009-06-04 | Karle & Fuhrmann Marine & Industrie Reparatur Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren, insbsondere Schiffsdieselmotoren |
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