DE19936355A1 - Verfahren zur Plausibilitätsprüfung von Motorgrößen und Sensorgrößen unter Verwendung einer stetigen Lambda-Sonde - Google Patents
Verfahren zur Plausibilitätsprüfung von Motorgrößen und Sensorgrößen unter Verwendung einer stetigen Lambda-SondeInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung wenigstens einer in einem Abgaskanal einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Lambda-Sonde, insbesondere einer Breitband-Lambda-Sonde. DOLLAR A Es ist vorgesehen, daß DOLLAR A (a) innerhalb eines vorgebbaren Diagnosezeitraums ein Meßsignal der Lambda-Sonde (18, 20) erfaßt wird, DOLLAR A (b) anhand eines Modells für die Verbrennungskraftmaschine (12) ein Sollsignal der Lambda-Sonde (18, 20) ermittelt wird und DOLLAR A (c) ein Verhältnis des Meßsignals zum Sollsignal einen Kontrollwert (KW) liefert und der Kontrollwert (KW) mit einem vorgebbaren Grenzwert (GW) verglichen wird.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsüberwachung einer in einem Abgaskanal
einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten Lambda-Sonde mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Merkmalen.
Zur Regelung eines Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine ist es bekannt, in dem
Abgaskanal wenigstens eine Lambda-Sonde, insbesondere eine Breitband-Lambda-Sonde,
anzuordnen. Mit Hilfe der Lambda-Sonde kann eine Sauerstoffkonzentration in einem Abgas
erfaßt werden und ein Rückschluß auf das Verhältnis eines Sauerstoffanteils zu einem Kraft
stoffanteil in dem dem Verbrennungsprozeß zugeführten Luft-Kraftstoff-Gemisch erfolgen.
Breitband-Lambda-Sonden ermöglichen eine Messung von Lambda in einem Bereich von
zirka 0,7 bis ∞.
In modernen Verbrennungskraftmaschinen wird das durch die Lambda-Sonde bereitgestellte
Meßsignal zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Gemisches entsprechend den gegebenen
Anforderungen an die Verbrennungskraftmaschine genutzt (Lambda-Regelung). Dazu wird
üblicherweise das Meßsignal in ein Motorsteuergerät eingelesen und dient dort als Basis für
Maßnahmen, die beispielsweise eine Regelung eines Einspritzsystems oder einer Ansaugluft
umfassen.
Üblicherweise dienen derartige Lambda-Sonden auch zur Überwachung von zusätzlich in
dem Abgaskanal angeordneten Katalysatoren. An den Katalysatoren finden Redoxreaktionen
statt, die zu einer Konvertierung von im Abgas enthaltenen Schadstoffen in weniger umwelt
relevante Reaktionsprodukte führen.
Wie bereits erläutert, wird der Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine anhand des
Meßsignals der Lambda-Sonde geregelt. Ist jedoch das bereitgestellte Meßsignal fehlerhaft
aufgrund eines Defektes der Lambda-Sonde, so kann dies zum einen zur Einstellung eines
verbrauchsungünstigen Betriebsmodus führen, und zum anderen kann gegebenenfalls eine
Reduktion einer Schadstoffemission mittels der Katalysatoren nicht mehr in dem
erforderlichen Maße gewährt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine
Funktionsüberwachung der Lambda-Sonde erlaubt und damit eine Behebung möglicher
Defekte der Lambda-Sonde ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren zur Funktionsüberwachung der in
dem Abgaskanal der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Lambda-Sonde mit den im
Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, daß
- a) innerhalb eines vorgebbaren Diagnosezeitraums ein Meßsignal der Lambda-Sonde erfaßt wird,
- b) anhand eines Modells für die Verbrennungskraftmaschine ein Sollsignal der Lambda-Sonde ermittelt wird und
- c) ein Verhältnis des Meßsignals zum Sollsignal einen Kontrollwert liefert und der Kontrollwert mit einem vorgebbaren Grenzwert verglichen wird,
ist es in einfacher Weise möglich, Defekte der Lambda-Sonde zu erkennen.
Zur Kompensation statistischer Ausreißer ist vorgesehen, eine vorgebbare Anzahl der
Kontrollwerte zunächst einer Korrelationsrechnung, insbesondere einer Kreuzkorrelation, zu
unterwerfen. Die Korrelationsrechnung liefert dann einen korrelierten Kontrollwert. Beim
Überschreiten des Kontrollwertes oder des korrelierten Kontrollwertes über den Grenzwert
wird in bevorzugter Weise ein Wartungssignal erzeugt (On-board-Diagnose). Anhand des
Wartungssignales kann dann eine entsprechende Information eines Fahrzeugführers
erfolgen beziehungsweise dem Wartungspersonal eine notwendige Wartungsmaßnahme
vorgeschlagen werden.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Diagnosezeitraum derart zu
wählen, daß er sich unmittelbar einem Lastwechsel oder einer Änderung einer Drehzahl der
Verbrennungskraftmaschine anschließt, da hier besonders signifikante Meßsignale vorliegen.
Es ist demnach nicht notwendig, zur Funktionsüberwachung der Lambda-Sonde spezielle
Signalmuster ablaufen zu lassen und damit den Regelbetrieb der
Verbrennungskraftmaschine zu unterbrechen.
In das Modell für die Verbrennungskraftmaschine fließen Parameter ein, wie eine
Ansaugluftmasse, eine Kraftstoffmasse und die Drehzahl. Selbstverständlich können auch
andere Betriebsgrößen, die üblicherweise in einem Motorsteuergerät bereitgestellt werden,
zur genaueren Anpassung des Modells verwendet werden.
Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den
Unteransprüchen genannten Merkmalen.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Anordnung von Lambda-Sonden in einem Abgaskanal einer
Verbrennungskraftmaschine und
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Funktionsüberwachung der Lambda-Sonden.
In der Fig. 1 ist eine Anordnung 10 einer Verbrennungskraftmaschine 12 dargestellt, die
einen in einem Abgaskanal 14 angeordneten Katalysator 16 und zwei Lambda-Sonden 18,
20 umfaßt. Stromab des Katalysators 16 ist zusätzlich ein Temperatursensor 22 angeordnet,
mit dem eine Abgastemperatur erfaßt werden kann. Der Katalysator 16 dient einer
Konvertierung von im Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 enthaltenen Schadstoffen.
Ein Verhältnis eines Sauerstoffanteils zu einem Kraftstoffanteil in einem zu verbrennenden
Luft-Kraftstoff-Gemisch liefert einen Lambdawert. Insbesondere mit Hilfe der Lambda-Sonde
18 läßt sich eine Sauerstoffkonzentration unmittelbar hinter der Verbrennungskraftmaschine
12 erfassen, wobei die Sauerstoffkonzentration eindeutig einem Lambdawert zugeordnet
werden kann. Ferner läßt sich eine Konvertierungsrate des Katalysators 16 anhand eines
durch die Lambda-Sonde 20 bereitgestellten Signals in bekannter Weise überwachen. Der
Lambdawert wird gemäß dem Ausführungsbeispiel kontinuierlich erfaßt, das heißt, die
Lambda-Sonden 18, 20 sind sogenannte Breitband-Lambda-Sonden. Ein Meßwertbereich für
Breitband-Lambda-Sonden erstreckt sich von Lambda zirka 0,7 bis ∞. Die Funktionsweise
derartiger Sonden ist bekannt, so daß im Rahmen der vorliegenden Beschreibung hierauf
nicht näher eingegangen werden soll.
Die mittels der Sensoren 18, 20, 22 erfaßten Meßsignale werden in ein Motorsteuergerät 24
eingelesen, ausgewertet und zur Regelung eines Betriebsmodus der
Verbrennungskraftmaschine 12 genutzt. Dazu sind der Verbrennungskraftmaschine 12 Mittel
zugeordnet, die beispielsweise ein Einspritzsystem 26 oder eine Abgasrückführung
umfassen. Durch die Abgasrückführung kann eine Reduzierung eines Volumenstromes
angesaugter Luft mittels einer Drosselklappe 28 und durch gleichzeitige Zuführung
sauerstoffarmen Abgases über ein Abgasrückflußventil 30 erfolgen. Auf diese Weise ist der
Sauerstoffanteil einer über ein Saugrohr 32 der Verbrennungskraftmaschine 12
bereitgestellten Ansaugluftmasse vorgebbar. Im Falle hier nicht dargestellter durch
Abgasturbolader aufgeladener Motoren sitzt zumindest eine Lambda-Sonde hinter der
Turbine im Abgas.
Die Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Funktionsüberwachung der Lambda-Sonden 18, 20.
Zunächst wird in einem Schritt S1 neben dem durch die Lambda-Sonden 18, 20 zur
Verfügung gestellten Meßsignal ein Sollsignal ermittelt. Dazu dient ein Modell für die Ver
brennungskraftmaschine 12. Das Modell umfaßt Parameter, wie die Ansaugluftmasse, eine
eingespritzte Kraftstoffmasse oder auch eine Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12.
Ebenso ist denkbar, auch andere Größen, die beispielsweise in dem Motorsteuergerät 24
bereitgestellt werden, zur Optimierung des Modells heranzuziehen.
Der Betriebsmodus der Verbrennungskraftmaschine 12 muß zur Funktionsüberwachung
nicht entsprechend einem Signalmuster gesteuert werden, sondern es können beliebige
Betriebspunkte für die Überwachung genutzt werden. Als vorteilhaft hat es sich erwiesen,
einen Diagnosezeitraum unmittelbar nach einem Lastwechsel oder einer Änderung der
Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 12 beginnen zu lassen.
Ein Verhältnis des Meßsignals zum Sollsignal liefert einen Kontrollwert (Schritt S2). Zur
Kompensation statistischer Ausreißer ist es dabei vorteilhaft, zunächst eine vorgebbare
Anzahl der Kontrollwerte KW in eine Korrelationsrechnung einzubeziehen, die einen
korrelierten Kontrollwert KWk liefert.
Der Kontrollwert KW oder der korrelierte Kontrollwert KWk wird anschließend in einem Schritt
S3 mit einem vorgebbaren Grenzwert GW verglichen. Auch der Grenzwert GW kann anhand
des Modells für die Verbrennungskraftmaschine 12 festgelegt werden. Liegt der Kontrollwert
KW beziehungsweise der korrelierte Kontrollwert KWk unterhalb des Grenzwertes GW, kann
sich ein erneuter Meßzyklus der Funktionsüberwachung beginnend mit dem Schritt S1 an
schließen. Überschreitet jedoch der Kontrollwert KW beziehungsweise der korrelierte
Kontrollwert KWk den Grenzwert GW, so wird in einem Schritt S4 ein Wartungssignal
erzeugt. Das Wartungssignal dient dann, beispielsweise in einer On-board-Diagnose, zur
Information eines Fahrzeugführers. Weiterhin kann das Wartungssignal dazu genutzt
werden, dem Wartungspersonal entsprechende Instruktionen zur Verfügung zu stellen.
Claims (6)
1. Verfahren zur Funktionsüberwachung wenigstens einer in einem Abgaskanal einer
Verbrennungskraftmaschine angeordneten Lambda-Sonde, insbesondere einer
Breitband-Lambda-Sonde, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) innerhalb eines vorgebbaren Diagnosezeitraums ein Meßsignal der Lambda- Sonde (18, 20) erfaßt wird,
- b) anhand eines Modells für die Verbrennungskraftmaschine (12) ein Sollsignal der Lambda-Sonde (18, 20) ermittelt wird und
- c) ein Verhältnis des Meßsignals zum Sollsignal einen Kontrollwert (KW) liefert und der Kontrollwert (KW) mit einem vorgebbaren Grenzwert (GW) verglichen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine vorgebbare Anzahl
der Kontrollwerte (KW) zunächst einer Korrelationsrechnung, insbesondere einer
Kreuzkorrelation, unterworfen werden und einen korrelierten Kontrollwert (KWk)
liefern.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim
Überschreiten des Kontrollwertes (KW) oder des korrelierten Kontrollwertes (KWk)
über den Grenzwert (GW) ein Wartungssignal erzeugt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Diagnosezeitraum unmittelbar nach einem Lastwechsel oder einer Änderung
der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (12) beginnt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Modell für die Verbrennungskraftmaschine (12) Parameter, wie eine An
saugluftmasse, eine eingespritzte Kraftstoffmasse und die Drehzahl, umfaßt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Grenzwert (GW) über das Modell für die Verbrennungskraftmaschine (12)
festgelegt wird.
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