DE69605816T2

DE69605816T2 - Einrichtung und verfahren zu diagnose des zustands einer, vor dem katalysator angeordneten, sonde

Info

Publication number: DE69605816T2
Application number: DE69605816T
Authority: DE
Inventors: Vasco Afonso; Eric Marcheguet; Francois Ratinet
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 1995-10-18
Filing date: 1996-10-18
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2016-10-19
Also published as: EP0856098B1; KR19990064350A; US6192310B1; FR2740173A1; FR2740173B1; DE69605816D1; JP2000508035A; WO1997014876A1; JP3993891B2; KR100425426B1; EP0856098A1

Description

Die Erfindung betrifft Verbrennungsmotoren mit Einspritzung, die einen Abgaskatalysator aufweisen, dem eine Sonde vorgeschaltet ist, und insbesondere eine Einrichtung und ein Verfahren zur Diagnose des Zustandes der vor dem Abgaskatalysator in derartigen Motoren angeordneten Sonde.
Es ist bekannt Anordnungen zu verwenden, um die Menge des in einen Motor eingespritzten Kraftstoffs als Funktion der Zusammensetzung der Abgase und insbesondere des Sauerstoffgehaltes dieser Abgase zu verändern. Zu diesem Zweck wird der Sauerstoffgehalt gemessen mittels einer nicht-linearen sogenannten "Lambda"-Sonde, auch EGO-Sonde genannt (wobei EGO die Abkürzung des englischen Ausdrucks "Exhaust Gas Oxygen" ist): Eine derartige Sonde ist vor dem mit dem Katalysator versehenen Auspufftopf angeordnet, wobei das von dieser Sonde abgegebene Signal dazu dient, die Menge an in die Zylinder des Motors eingespritzen Kraftstoffs zu verändern mittels einer ersten Regelschleife. Aus diesem Grund kann eine derartige Sonde auch als Sonde zur Regelung der Anreicherung bezeichnet werden.
Es ist klar, dass ein schlechter Zustand dieser Sonde zu einer schlechten Betriebsweise des Motors und des Abgaskatalysators führt, wodurch Emissionen mit anomal hohen Schadstoffwerten auftreten können. Es ist daher wichtig, den Zustand der Sonde zu jedem Zeitpunkt zu bestimmen und eine schlechte Funktionsweise zu diagnostizieren, wenn sich ihr Zustand verschlechtert und bestimmte Grenzen überschreitet.
Die aktuellen Lösungen zur Diagnose des Zustandes dieser vorderen Sonde bestehen darin, das Verhalten der Sonde zu analysieren als Antwort auf übermäßige Gemischanreicherungen in einer offenen Regelschleife oder in einer geschlossenen Regelschleife und dabei die folgenden Parameter zu überwachen:
- die von der Sonde abgegebene Minimalspannung: ist diese zu hoch, liegt ein Fehler vor;
- die von der Sonde abgegebene Maximalspannung: ist diese zu klein, liegt ein Fehler vor;
- die Umschaltzeit zwischen mager und fett: ist diese zu lang, liegt ein Fehler vor;
- die Umschaltzeit zwischen fett und mager: ist diese zu lang, liegt ein Fehler vor;
- die Periode des von der Sonde in der geschlossenen Regelschleife abgegebenen Signals: ist diese zu lang, liegt ein Fehler vor.
Die Diagnose besteht also darin, eine fehlerhafte Sonde zu erkennen, wenn einer oder mehrere dieser Fehler festgestellt werden.
Dieses Diagnoseverfahren beruht auf der Analyse des Verhaltens der Sonde, um daraus einen Zustand der Sonde abzuleiten unter Annahme bestimmter Abnutzungsgrade.
So weist beispielsweise eine gealterte Sonde eine verringerte Spannungsdynamik auf und/oder verlängerte Umschaltzeiten. Der Nachteil eines derartigen Diagnoseverfahrens besteht darin, dass kein perfekter Zusammenhang zwischen den Messungen und den Schadstoffemissionen besteht.
Außerdem hat sich die Kalibrierung der Schwellwerte für die Messung dieser Fehler als schwierig herausgestellt und erfordert:
- eine perfekte Kenntnis der Alterungsgrade der Sonde,
- zahlreiche Versuche, um einen Zusammenhang zwischen den gemessenen Abstufungen der Parameter und ihrer Einflüsse auf die Schadstoffemissionen zu ermitteln.
Außerdem ist es nicht möglich, in allen Fällen eine zuverlässige Diagnose zu gewährleisten. So kann beispielsweise eine Sonde mit verringerter Spannungsdynamik sich noch als gut hinsichtlich der Schadstoffemissionen erweisen, wenn ausschließlich diese Charakteristik betroffen ist.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer Sonde vorzuschlagen, die vor einem Abgaskatalysator angeordnet ist, der einem Verbrennungsmotor mit Einspritzung zugeordnet ist, und die nicht die oben aufgezählten Nachteile der herkömmlichen Einrichtungen von Verfahren aufweisen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Einrichtung und ein Verfahren zur Diagnose des Zustandes der vorderen Sonde zu schaffen, die nicht auf den Messungen der der Sonde innewohnenden Charakteristiken beruhen.
Das erfindungsgemäße Verfahren beruht auf der Überwachung der Eigenschaften der Steuerschleifentechnik für die Gemischanreicherung, die einen Einfluß auf die Schadstoffemissionen ausübt, d. h. der mittleren Periode und der mittleren Anreicherung in den Schleifen. Auf diese Weise kann der Zustand der vorderen Sonde ermittelt werden, ausgehend von den Effekten, welche sie auf die Schleifenbildung der Anreicherung ausübt, d. h. auf die Schadstoffemissionen und nicht ausgehend von ihren Eigenschaften.
Die Effekte des Zustandes der vorderen Sonde sind in der Lage, Schadstoffemissionen zu erzeugen durch Überschreiten von Grenzen für die korrekte Betriebsweise des für den Abgaskatalysator vorgesehenen Fensters, wobei dieses Überschreiten auf Abweichungen von der mittleren Anreicherungen des Betriebes und/oder der mittleren Periode für die Steuerschleife der Anreicherung beruhen, die zu lang sind.
Um diese Abweichung von der mittleren Anreicherung während des Betriebes festzustellen, schlägt die Erfindung eine zweite nicht-lineare Sonde vor, die nach dem Abgaskatalysator angeordnet ist und die integraler Bestandteil einer zweiten Regelschleife ist, aufgrund derer die Ausgangsspannung Vaval der zweiten Sonde, auch hintere Sonde genannt, einer Bezugsspannung VCaval überlagert wird, die der Mitte des Fensters für die richtige Betriebsweise des Abgaskatalysators zugeordnet ist. Das von dieser Schleife abgegebene Signal wird verwendet, um das Signal der ersten Regelschleife, die die vordere Sonde enthält, zu verändern.
Eine derartige Steueranordnung für die Anreicherung mit zweifacher Regelschleife ist in der US-A-5 337 555 und in einer am selben Tag von der Anmelderin eingereichten Patentanmeldung mit dem Titel: "SYSTEME ET PROCEDE DE DOUBLE BOUCLE DE COMMANDE POUR MOTEUR A COMBUSTION INTERNE" (Einrichtung und Verfahren mit doppelter Steuerschleife für einen Verbrennungsmotor) beschrieben.
Die Erfindung betrifft also eine Einrichtung zur Diagnose des Zustandes einer nicht-linearen Sonde, die vor einem Abgaskatalysator angeordnet ist, der einem Verbrennungsmotor mit durch einen elektronischen Rechner gesteuerter Einspritzung zugeordnet ist, wobei der Motor eine erste Steuerschleife aufweist, die diese nicht-lineare Sonde enthält, um dem Rechner ein erstes Korrektursignal KCL für die eingespritzte Kraftstoffmenge zuzuführen, und eine zweite Steuerschleife aufweist, die eine zweite nicht-lineare Sonde enthält, die nach dem Abgaskatalysator angeordnet ist, um ein zweites Korrektursignal KRICH für die Menge des eingespritzten Kraft stoffes zu liefern; die Einrichtung zur Diagnose ist dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist:
- einen Filterschaltkreis, dem das zweite Korrektursignal KRICH zugeführt wird, um ein gefiltertes Signal KRICHF zu erzeugen,
- einen Meßschaltkreis, dem das Ausgangssignal Vamont der vorderen Sonde zugeführt wird zur Bestimmung des mittleren Wertes Tm der Korrekturperiode der ersten Steuerschleife und
- einen logischen Schaltkreis zur Bestimmung des fehlerfreien oder fehlerhaften Zustandes DIAG der vorderen Sonde als Funktion der Werte des gefilterten Signals KRICHF und der mittleren Perode Tm.
Bei einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel stellt der logische Schaltkreis fest, dass die vordere Sonde fehlerhaft ist, wenn das gefilterte Signal größer als ein Maximalwert oder kleiner als ein Minimalwert ist oder auch, wenn die mittlere Periode größer als ein Maximalwert ist.
Bei einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel werden die Maximal- und Minimalwerte des gefilterten Signals KRICHF durch Kalibrierung bestimmt als Funktion des Wertes der mittleren Periode und werden in einem Speicher abgelegt.
Dieser Speicher wird vom Wert für die mittlere Periode adressiert, um Maximal- und Minimalwerte zu liefern, mit denen der Wert des gefilterten Signals verglichen wird.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren, welches die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Filterung des zweiten Korrektursignals KRICH, um ein gefiltertes Signal KRICHF zu erhalten,
- Berechnung des mittleren Wertes Tm der Periode des Ausgangssignals Vamont der vorderen Sonde,
- Vergleich des gefilterten Signals KRICHF mit zwei Maximal- und Minimalwerten KRICHmax bzw. KRICHmin zur Bestimmung des fehlerfreien oder fehlerhaften Zustandes DIAG der vorderen Sonde je nachdem, ob das gefilterte Signal KRICHF innerhalb von durch die Maximal- und Minimalwerte gebildeten Grenzen oder außerhalb dieser Grenzen für den Wert der mittleren Periode Tm liegt.
Weitere Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung hervor; Es zeigen
Fig. 1 ein Funktionsschema für eine doppelte Steuerschleife für die Anreicherung, auf die die Erfindung anwendbar ist;
Fig. 2-A und 2-B Diagramme zur Darstellung der Korrektur der Anreicherung mit einer einzigen Regelschleife und einer Sonde vor dem Abgaskatalysator;
Fig. 3-A und 3-B Diagramme zur Darstellung der Korrektur der Anreicherung unter Verwendung einer zweiten Korrekturschleife mit einer Sonde, die dem Abgaskatalysator nachgeordnet ist;
Fig. 4 ein Diagramm zur Darstellung der Filterung des Korrektursignals KRICH zum Erhalt des gefilterten Signals KRICHF;
Fig. 5 ein Diagramm, welches den Berechnungsalgorithmus für die mittlere Periode des Signals der vorderen Sonde darstellt;
Fig. 6 ein Diagramm, welches die Kurven darstellt, welche die fehlerfreien bzw. fehlerhaften Bereiche der vorderen Sonde begrenzen; und
Fig. 7 ein Diagramm, welches den Entscheidungsalgorithmus zur Bestimmung des Zustandes der vorderen Sonde darstellt.
In Fig. 1 wird ein Verbrennungsmotor 10 in bekannter Weise durch einen elektronischen Rechner 12 gesteuert. Die Abgase dieses Motors werden in einem Auspufftopf 14, der mit einem Katalysator versehen ist, gefiltert, von wo aus sie in die Umgebung abgegeben werden. Eine erste Sonde 16 ist am Eingang des Auspufftopfes vorgesehen und mißt den Gehalt einer der Hauptbestandteile der Abgase, wobei dieser Bestandteil im allgemeinen der Sauerstoff ist. Diese nicht-lineare Sonde wird auch, wie oben erwähnt, "Lambda"-Sonde oder EGO-Sonde genannt.
Am Ausgang dieser Sonde wird ein elektrisches Signal Vamont (Fig. 2-A) abgegeben und einem Vergleichsschaltkreis 18 zugeführt, in dem Vamont mit einer Schwellwertspannung VSamont verglichen wird, um das Vorzeichen von Vamont bezüglich des Schwellwertes festzustellen.
Der Schwellwert VSamont hängt von den Charakteristiken der Sonde ab und entspricht der Umschaltspannung der Sonde, wenn die stöchiometrischen Bedingungen erfüllt sind.
Der Ausgang des Vergleichsschaltkreises 18, der ein binäres Signal 1 oder 0 abgibt, ist mit dem Eingang eines ersten Korrekturschaltkreises 20 zur Steuerung der Anreicherung versehen, der ein Proportionalschaltkreis für die Verstärkung P und ein Integralschaltkreis für die Verstärkung I ist. Der Korrekturschaltkreis 20 liefert ein Signal KCL, welches die im Diagramm der Fig. 2-B dargestellte Form aufweist. Dieses Signal KCL wird dem Rechner 12 zugeführt, um die Menge an einzuspritzendem Kraftstoff zu bestimmen. Wenn Vamont kleiner ist als VSamont, so ist das Gemisch zu mager, so dass die Kraftstoffmenge erhöht werden muß. Dies wird durch den Sprung +P (Fig. 2-B), gefolgt von einem positiven Anstieg des Wertes I dargestellt, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem Vamont den Wert VSamont übersteigt, was bedeutet, dass das Gemisch zu fett ist und dass die Menge verringert werden muß. Dies wird durch den Sprung -P bewirkt, gefolgt von einem negativen Abfall des Wertes I.
Der Korrekturwert KCL, der vom Korrekturschaltkreis 20 abgegeben wird, wird durch einen zweiten Korrekturschaltkreis 22 verändert, welcher einen Korrekturterm KRICH einführt, bevor er dem Rechner 12 zugeführt wird. Dieser Korrekturterm KRICH wird durch einen Schaltkreis 24 festgelegt, ausgehend von einem Ausgangssignal Vaval einer zweiten Lambda-Sonde 26, die am Ausgang des mit dem Katalysator versehenen Auspufftopfes 14 vorgesehen ist. Dieser Schaltkreis 24 besteht im wesentlichen aus einem Vergleicher 28, dem das Signal Vaval sowie ein Bezugssignal VCaval zugeführt wird, sowie aus einem dritten Korrekturschaltkreis 30, dem das Signal (Vaval - VCaval) des Vergleichsschaltkreises 28 zugeführt wird. Der dritte Korrekturschaltkreis 30 besteht z. B. aus einem Proportional- und Integralschaltkreis und liefert das Signal KRICH, welches dem zweiten Korrekturschaltkreis 22 zugeführt wird.
Der zweite Korrekturschaltkreis 22 kann die Korrektur KRICH auf verschiedene Weisen einführen, wobei eine im Zusammenhang mit den Zeitdiagrammen der Fig. 3-A und 3-B beschrieben werden wird. Diese Diagramme sind Kurven des Signals KCL, welches durch den zweiten Korrekturschaltkreis 22 verändert worden ist, wobei dieses veränderte Signal KCL KCLm genannt wird.
Gemäß den Diagrammen in den Fig. 3-A und 3-B wird das Signal KRICH während der Übergänge mager-fett zugeführt, welche von der ersten Sonde ermittelt werden, entsprechend der abfallenden Flanke des Signals KCL. In dem Fall, in dem KRICH > 0 (Anreicherung) ist, entspricht die Kurve KCLm derjenigen von Fig. 3-A, während in dem Fall, in dem KRICH < 0 ist (Abmagerung), die Kurve KCLm diejenige der Fig. 3-B ist.
Die Einrichtung zur Diagnose des Zustandes der Sonde 16 weist die im Inneren des Vierecks 40 der schematischen Darstellung von Fig. 1 dargestellten Bauteile auf. Diese beinhalten ein Filter 32, dem das Ausgangssignal KRICH des Korrekturschaltkreises 24 der zweiten Schleife zugeführt wird, sowie einen Rechensehaltkreis 34 für die mittlere Periode Tm des Signals Vamont der vorderen Sonde 16. Die Ausgänge des Filters 32 und des Rechenschaltkreises 34 sind mit einem logischen Schaltkreis 36 verbunden zur Bestimmung des fehlerfreien oder fehlerhaften Zustandes der Sonde 16 als Funktion des Ausgangssignals KRICHF des Filters 32 und des Wertes Tm der mittleren Periode des Signals Vamont- Das binäre Signal 1 oder 0 für den fehlerfreien bzw. fehlerhaften Zustand der Sonde 16 liegt an den Ausgangsanschlüssen DIAG des logischen Schaltkreises 36 an.
Die vom Rechner 12 gelieferten Informationen sind die Folgenden:
- die Motordrehzahl REG,
- der Druck am Einlaßsammler P,
- der Zustand der ersten Schleife: aktiv oder nicht,
- der Zustand der zweiten Schleife: aktiv oder nicht.
Die Schaltkreise 32 und 34 verarbeiten die oben aufgezählten Informationen und ermöglichen eine Filterung sowie eine Berechnung von Tm nur, wenn die folgenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind:
- REGmin < REG < REGmax
- Pmin < P < Pmax
- erste Schleife im aktiven Zustand,
- zweite Schleife im aktiven Zustand,
wobei REGmin und REGmax die minimalen bzw. maximalen Drehzahlwerte REG des Motors sind, zwischen denen die Diagnose durchgeführt werden kann; Pmin und Pmax sind die entsprechenden Minimal- bzw. Maximalwerte des Druckes P im Einlaßsammler, zwischen denen die Diagnose durchgeführt werden kann.
Die Filterung 32 bewirkt die Berechnung der Korrektur der gefilterten Anreicherung KRICHF gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Algorithmus. Diese Berechnung (Schritt 42) erfolgt nur, wenn die im Folgenden aufgezählten Bedingungen erfüllt sind (Schritt 44), wobei in diesem Fall die mittlere Anreicherung KRICHF bestimmt ist durch:
KRICHF = KRICHF + K (KRICH - KRICHF)
wobei K ein Filterfaktor ist, der zwischen 0 und 1 liegt.
Der Rechenschaltkreis 34 nimmt die Berechnung der mittleren Periode Tm gemäß dem in Fig. 5 dargestellten Algorithmus vor. Diese Berechnung erfolgt nur, wenn die weiter oben aufgeführten Bedingungen erfüllt sind (Schritt 50). Diese Berechnung der mittleren Periode Tm besteht darin, die Übergänge der Spannung Vamont von einem Wert, der kleiner ist als der Schwellwert VSamont zu einem Wert, der größer ist als der Schwellwert, zu zählen während eines bestimmten Zeitintervalls TD und dieses Intervall TD durch die Anzahl N der Übergänge, die festgestellt wurden, zu dividieren.
Der Algorithmus der Berechnung der mittleren Periode Tm der ersten Schleife wird durch das Diagramm in Fig. 5 darge stellt. Der erste Schritt 50 besteht darin zu überprüfen, ob die oben aufgezählten Diagnosebedingungen erfüllt sind. Lautet die Antwort "JA", so wird der Zählschritt 52 für die Zeit T ausgelöst, d. h. dass die Berechnung der mittleren Periode Tm beginnt. Sobald Vamont > VSamont ist (Schritt S4) und der alte Zustand ETATA der Sonde der Bedingung Vamont < VSamont entspricht (ETATA = 0), besteht der Schritt 58 darin, den neuen Zustand der Sonde in Form von ETATA = 1 zu speichern. Der nächste Schritt 60 besteht darin zu überprüfen, ob ein Übergang (TRANS = 1) bereits vorher festgestellt worden ist; im Fall einer positiven Antwort bedeutet dies, dass eine Periode abgelaufen ist und die Zählung 62 der Anzahl N der Periode um eine Einheit erhöht wird. Bei gleicher Gelegenheit wird der Zähler für die Dauer TD der Diagnose um den Wert T des Zählers 52 erhöht. Die Berechnung 66 der mittleren Periode Tm = TD/N wird dann durchgeführt mit den neuen Werten für N und TD. Der nächste Schritt 68 setzt den Zähler 52 für eine neue Messung T der laufenden Periode auf 0.
Damit die oben dargelegte Berechnung korrekt durchgeführt werden kann, müssen die folgenden Schritte ausgeführt werden: TRANS = 0, ETATA = 1 und T = 0,
was durch die Schritte 72, 74 und 76 in Folge realisiert wird, welche durch die Überprüfung (Schritt 50) eingeleitet werden, ob die Diagnosebedingungen erfüllt sind, was immer der Fall ist beim Starten des Motors. Das heißt, dass für die erste Messung der Periode der Zähler 52 den Wert 0 annimmt, wohingegen ETATA = 1 ist, so dass die Berechnung erst beginnen kann, wenn dieser Zustand nicht zum Zustand ETATA = 0 übergeht dergestalt, dass sichergestellt ist, dass ein Übergang in die gewünschte Richtung festgestellt wird. Dies wird erhalten durch die Feststellung, dass Vamont < VSamont ist, wobei in diesem Fall in den Zustand ETATA = 0 übergegangen wird (Schritt 78).
Während des Starts ist TRANS = 0 derart, dass die Bedingung für den Schritt 60 nicht erfüllt ist, so dass auch keine Berechnung der Periode erfolgen kann. Ist dies nicht der Fall, so bewirkt der Schritt 70, dass TRANS = 1 ist, wodurch der Zähler 52 durch den Schritt 68 auf 0 gesetzt wird und eine neue Zählung von T beginnen kann.
Während des Starts ist ETATA = 1 derart, dass die Bedingung für den Schritt 56 nicht erfüllt ist, wobei in diesem Fall die Schritte des Algorithmus erneut begonnen werden.
Der logische Schaltkreis 36 ermöglicht die Durchführung der Schritte des Algorithmus gemäß Fig. 7 derart, dass der Wert für KRICHF mit den Werten verglichen wird, welche als Grenzwerte festgestellt wurden, bei deren Verlassen die Sonde als fehlerhaft angesehen wird, und zwar für einen vorgegebenen Wert Tm der mittleren Periode.
Die Grenzwerte, die KRICHmax für eine zu große Anreicherung und KRICHmin für eine zu starke Abmagerung bezeichnen, werden durch einen Eichvorgang festgelegt unter Verwendung einer Anzahl von in ihren Alterungseigenschaften bekannten Sonden. Dieser Eichvorgang ermöglicht es, die Kurven KRICHmax und KRICHmin als Funktion der Periode Tm darzustellen (Fig. 6), wobei diese Kurven in Form von kartografischen Tabellen abgespeichert werden können oder in Form einer einzigen Tabelle, welche diese beiden Kurven zusammenfaßt. Die kartografischen Tabellen können mit Hilfe von Speichern dargestellt werden, die durch den Wert von Tm adressierbar sind, wobei die gelesenen Werte KRICHmax und KRICHmin für den Wert von Tm, (Fig. 6) sind.
Der erste Schritt 80 des Diagnosealgorithmus besteht darin, die Dauer TD der Berechnung der Periode Tm mit einer Minimal dauer TDmin zu vergleichen, unterhalb derer eine Diagnose nicht mehr zuverlässig ist. Ist TD > TDmin, so besteht der nachfolgende Schritt 82 darin, KRICHF mit einem Wert KRICHmax zu vergleichen, welcher aus der kartografischen Tabelle 88 abgelesen wird, wodurch KRICHmax = S(Tm) erhalten wird. Diese Tabelle wird durch den Wert für Tm adressiert, um einen Wert für KRICHmax zu erhalten, der mit KRICHF verglichen wird. Wird diese Bedingung nicht erfüllt, so wird die Sonde als fehlerhaft eingestuft (Schritt 92).
Ist die Bedingung erfüllt, so besteht der nachfolgende Schritt 84 darin, KRICHF mit dem Wert von KRICHmin zu vergleichen für einen Wert Tm, abgelesen aus der Tabelle 86, in welcher die Werte für die Kurve KRICHmin = S(Tm) gespeichert sind. Ist die Bedingung KRICH > KRICHmin nicht erfüllt, so wird die Sonde als fehlerhaft eingestuft (Schritt 92) mit DIAG = 0. Im gegenteiligen Fall wird die. Sonde als fehlerfrei eingestuft (Schritt 90) mit DIAG = 1.
Sowie die Sonde als fehlerfrei oder als fehlerhaft eingestuft wird, ist die Diagnose beendet (Schritt 94) und eine neue Diagnose kann eingeleitet werden, um einen neuen Wert für KRICHF und Tm zu erhalten.
Mit den Kurven von Fig. 6, welche in Form von Tabellen darstellbar sind und unter Einsatz des Algorithmus gemäß Fig. 7 können Sonden als fehlerhaft eingestuft werden (DIAG = 0), die sich im schraffierten Bereich außerhalb der beiden Kurven befinden, wohingegen die als fehlerfrei eingestuften Sonden (DIAG = 1) der Fläche im Inneren der beiden Kurven entsprechen.
Anstelle der beiden in Fig. 6 dargestellten Kurven ist es auch möglich, sich auf die Auswahl von festen Schwellwerten für KRICH'max, KRICH'min und T'max zu beschränken, wodurch es nicht mehr erforderlich ist, über zwei kartografische Tabel len zu verfügen. In diesem vereinfachten Fall wird der Wert von KRICHF mit zwei ausgewählten Schwellwerten verglichen, während der Wert Tm der mittleren Periode mit einem Schwellwert Tmax verglichen wird. Ist KRICHF größer als KRICH'max oder kleiner als KRICH'min oder größer als Tmax, so wird die Sonde als fehlerhaft eingestuft. Im gegenteiligen Fall wird die Sonde als fehlerfrei eingestuft.
Der Algorithmus gemäß Fig. 7 kann in Form einer geeigneten Software dargestellt werden oder in Form von elektronischen Schaltkreisen, in denen die Vergleichsschritte 80, 82 und 84 durch Zählervergleicher durchgeführt werden.

Claims

1. Einrichtung zur Diagnose des Zustandes einer nichtlinearen Sonde (16), die vor einem Abgaskatalysator (14) angeordnet ist, der einem Verbrennungsmotor (10) mit durch einen elektrischen Rechner (12) gesteuerter Einspritzung zugeordnet ist, wobei der Motor eine erste Steuerschleife aufweist, die diese nicht-lineare Sonde (16) enthält, um dem Rechner (12) ein erstes Korrektursignal (KCL) für die eingespritzte Kraftstoffmenge zuzuführen und eine zweite Steuerschleife aufweist, die eine zweite nicht-lineare Sonde (26) enthält, die nach dem Abgaskatalysator (14) angeordnet ist, um ein zweites Korrektursignal (KRICH) für die Menge des eingespritzten Kraftstoffes zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Diagnose aufweist:

- einen Filterschaltkreis (32), dem das zweite Korrektursignal (KRICH) zugeführt wird, um ein gefiltertes Signal (KRICHF) zu erzeugen,

- einen Meßschaltkreis (34), dem das Ausgangssignal (Vamont) der vorderen Sonde zugeführt wird zur Bestimmung des mittleren Wertes (Tm) der Korrekturperiode der ersten Steuerschleife und

- einen logischen Schaltkreis (36) zur Bestimmung des fehlerfreien oder fehlerhaften Zustandes (DIAG) der vorderen Sonde (16) als Funktion der Werte des gefilterten Signals (KRICHF) und der mittleren Periode (Tm)

2. Einrichtung zur Diagnose nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterschaltkreis (32) eine Filterung der ersten Ordnung durchführt.

3. Einrichtung zur Diagnose nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filterschaltkreis (32) vom numerischen Typ ist.

4. Einrichtung zur Diagnose nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechenschaltkreis (34) für den mittleren Wert (Tm) der Korrekturperiode der ersten Steuerschleife vom numerischen Typ ist.

5. Einrichtung zur Diagnose nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der logische Schaltkreis (36) drei Vergleicher aufweist, wobei der erste Vergleicher den Wert des gefilterten Signals (KRICHF) mit einem Maximalwert (KRICHmax) vergleicht, der zweite Vergleicher den Wert des gefilterten Signals (KRICHF) mit einem Minimalwert (KRICHmin) vergleicht, und der dritte Vergleicher den Wert der mittleren Periode mit einem Maximalwert (Tmax) vergleicht, wobei die vordere Sonde (16) als fehlerhaft eingestuft wird, wenn der Wert des gefilterten Signals (KRICHF) größer als der Maximalwert (KRICHmax) oder kleiner als der Minimalwert (KRICHmin) oder größer als der Maximalwert (Tmax) der mittleren Periode ist.

6. Einrichtung zur Diagnose nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der logische Schaltkreis (36) wenigstens eine Tabelle oder einen Speicher aufweist, in der bzw. dem die Maximalwerte (KRICHmax) und Minimalwerte (KRICHmin) des gefilterten Signals (KRICHF) als Funktion des Wertes der mittleren Periode (Tm) gespeichert sind, sowie zwei Vergleicher aufweist, wobei der erste den Wert des gefilterten Signals (KRICHF) mit einem aus der Tabelle abgelesenen Maximalwert (KRICHmax) vergleicht und der zweite den gefilterten Wert (KRICHF) mit einem aus der Tabelle abge lesenen Minimalwert (KRICHmin) vergleicht, wobei das Ablesen aus der Tabelle mit Hilfe der mittleren Periode (Tm) durchgeführt wird.

7. Verfahren zur Diagnose des Zustandes einer nicht-linearen Sonde (16), die vor einem Abgaskatalysator (14) angeordnet ist, der einem Verbrennungsmotor (10) mit durch einen elektronischen Rechner (12) gesteuerter Einspritzung zugeordnet ist, wobei der Motor eine erste Steuerschleife aufweist, die diese nicht-lineare Sonde (16) enthält, um dem Motor (12) ein erstes Korrektursignal (KCL) für die eingespritzte Kraftstoffmenge zuzuführen, und eine zweite Steuerschleife aufweist, die eine zweite nicht-lineare Sonde (26) enthält, die nach dem Abgaskatalysator (14) angeordnet ist, um ein zweites Korrektursignal (KRICH) für die eingespritzte Kraftstoffmenge zu liefern, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zur Diagnose die folgenden Schritte aufweist:

- Filterung (32) des zweiten Korrektursignals (KRICH), um ein gefiltertes Signal (KRICHF) zu erhalten,

- Berechnung (34) des mittleren Wertes (Tm) der Periode des Ausgangssignals (Vamont) der vorderen Sonde (16),

- Vergleichen des gefilterten Signals (KRICHF) mit zwei Maximal- und Minimalwerten (KRICHmax bzw. KRICHmin) zur Bestimmung des fehlerfreien oder fehlerhaften Zustandes (DIAG) der vorderen Sonde (16) je nachdem, ob das gefilterte Signal (KRICHF) innerhalb der durch die Maximal- und Minimalwerte gebildeten Grenzen oder außerhalb dieser Grenzen für den Wert der mittleren Periode (Tm) liegt.

8. Verfahren zur Diagnose nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es außerdem die folgenden Schritte aufweist:

- Eichung, um die Maximal- und Minimalwerte (KRICHmax und KRICHmin) für eine Vielzahl von Werten der mittleren Periode (Tm) zu bestimmen,

- Einspeichern der Maximal- und Minimalwerte sowie der Werte für die mittlere Periode (Tm) in einen entsprechend seinem Inhalt adressierbaren Speicher und

- Auslesen des Speichers mit Hilfe des mittleren Wertes (Tm) für die Periode, um die Maximalwerte (KRICHmax) und Minimalwerte (KRICHmin) zu erhalten.