EP2475981A1 - Sondenstecker für abgassonde - Google Patents

Sondenstecker für abgassonde

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Publication number
EP2475981A1
EP2475981A1 EP10739568A EP10739568A EP2475981A1 EP 2475981 A1 EP2475981 A1 EP 2475981A1 EP 10739568 A EP10739568 A EP 10739568A EP 10739568 A EP10739568 A EP 10739568A EP 2475981 A1 EP2475981 A1 EP 2475981A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
probe
exhaust gas
aging
data
exhaust
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10739568A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Schneider
Frank Stanglmeier
Marc Rosenland
Lothar Diehl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas probe for measuring properties of the exhaust gas of internal combustion engines and a method for operating such an exhaust gas probe.
  • Such exhaust gas sensors are, for example, concentration probes, for example oxygen concentration sensors, also called lambda probes, as they emerge, for example, from the book publication Bosch Automotive Handbook, 25th Edition 2003, pages 133 ff. Further, such probes may include exhaust temperature probes, gas selective exhaust probes, e.g. Measure ammonia or nitrogen oxide levels, hydrocarbon sensors, and particle mass or particle number sensors, e.g. Soot sensors, be.
  • These probes must be calibrated, i. design-related tolerances must be compensated. This can be done, for example, by a trimming process on the sensor element, for example by applying a heating resistor, i. a desired function value is set to a target value.
  • probes are adjusted accordingly, they are connected by means of a plug to a motor control unit, which reads out and processes the data detected by the probe.
  • matching elements in the plug of the probe, for example to provide a trimming resistor which is adjusted by means of a laser beam and which is connected in such a way that it forms part of a current divider in an evaluation circuit in the control unit.
  • a laser alignment in the sensor element even with an exposed diffusion barrier or to abrade the diffusion barrier at its outer edges and the like.
  • the object of the invention is therefore to provide an exhaust gas probe, in which not only both aging-related changes in their properties and, for example due to poisoning and deposition effects caused changes are compensated, but also in the probe-specific properties that are due, for example, due to their production, can be considered.
  • an exhaust gas probe for measuring properties of the exhaust gas of internal combustion engines in that in a probe associated circuit, in particular in a probe plug or a connecting element corresponding thereto, a data storage unit is arranged, in which the properties characterizing the probe and / or adaptation functions are stored.
  • the invention is further achieved by a method for operating such an exhaust gas probe, in which at least one of the properties characterizing the probe and / or adaptation functions is stored in at least one data of the memory unit associated with the probe.
  • the switch-off state in particular data which characterizes the performance of an interval measurement for the regeneration of the exhaust gas probe or a wake, and / or
  • the basic idea of the invention is to make no adjustment of, for example, production-related scattering of the probe properties, but to accept this scattering to a certain extent and to record the probe in accordance with characterizing properties and deposit it in the plug or in a corresponding connecting element of the probe, then these values later to be able to take into account in the control unit of the internal combustion engine.
  • adaptation functions are stored in the plug or connecting element of the exhaust gas probe, which enable a compensation of changes over a period of the probe properties, for example aging drifts, drifts due to symptoms of intoxication and the like. It is thus possible both to compensate for production-related variations and to compensate for aging-related changes.
  • the recording of the operating parameters of the probe for an elapsed predeterminable period of time can to a certain extent be regarded as a "write-on" so "write-on” means continuous recording and storage in the memory unit in the probe plug or the connecting element. In this way, a continuous adaptation and a quasi-continuous calibration of the probe is possible.
  • the data stored in the storage unit is transmitted in digital form to the control unit and processed by the latter.
  • the properties characterizing the probe and / or the adaptation functions comprise a characteristic library and at least one, preferably a plurality of different, aging factors characterizing the aging of the probe.
  • the aging factors include both a temperature-influenced aging as well as a poisoning-influenced aging of the probe.
  • One or more of the following variables are provided for a compensation of the temperature-influenced aging: the heater operating time,
  • the time in which the exhaust gas probe has exceeded at least a predefinable threshold temperature is preferably provided: the time period during which the internal combustion engine is switched on;
  • the suitable characteristic curves can be selected from the characteristic library.
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine with an exhaust gas probe according to the invention
  • FIG. 2 a shows schematically an aging-related characteristic drift
  • Fig. 3 shows schematically an adaptation function of a probe characteristic.
  • an internal combustion engine 100 is shown schematically, in the exhaust passage 1 10 an exhaust gas probe 120 is arranged, which is connected via a connecting line 121 via a probe plug 130, the plug contacts 137, connected to a control unit 140, wherein the control unit 140 is a corresponding comprises plug socket 142 adapted to the plug contacts 137, the plug contacts 147 has.
  • the plug 130 has a memory unit 135 in which characteristics and adaptation functions characterizing the exhaust gas probe 120 to be described below are stored and stored.
  • a compensation of the new value can be made by not - as known from the prior art - manufacturing-related fluctuations of heater resistances or function values are corrected by a trim process, but that function-related new values of the exhaust gas probe within larger tolerances uncorrected are stored in the data storage unit 135 in the connector and the compensation by compensation functions in the control unit 140 is made.
  • compensation for probe aging can be made by having relevant parameters that significantly affect the aging of the probe, e.g. the operating time during which the probe 120 is above a defined temperature, continuously detected and stored in the data storage unit 135 in the plug 130.
  • the number of operating hours can be stored in the data storage unit 135.
  • the operating parameters that are measured and recorded within an elapsed predefined time period, for example within the last two minutes, can be stored. This allows a simplified troubleshooting when reported as defective probes.
  • the switch-off state can be stored with, for example, whether an interval regeneration of the probe 120 has already been performed, or a necessary follow-up already
  • the data storage unit 135 in the plug 130 moreover has the advantage that data can be imported that enable the probe operation with another control unit 140.
  • the data stored in the plug 130 in the storage unit 135 in this way enables a controller-specific characteristic adaptation This is also to be understood as an "adaptation function". This is particularly advantageous in the case of a retrofit or in the case of an exchange of the probe 120. that the arrangement of the memory unit 135 in the plug 130 is much more cost-effective than a calibration, for example by means of a laser beam.
  • control unit 140 and plug 130 only data lines or contacts are required, so that additional connection lines for a power divider, as required for example in the case of a resistor in the plug, can be omitted.
  • a so-called characteristic library and at least one aging factor are stored in the memory unit 135 in the plug 130.
  • An essential aspect of the invention is that an "interaction" between the characteristic library and the at least one aging factor during operation of the probe 120 and thus during operation of the internal combustion engine 100 can be made.
  • the characteristic library can be stored, for example, as a family of characteristics, as shown schematically in FIG. 2 a as age-related characteristic drift.
  • the family of characteristics of a signal S changes over time, as illustrated by curves 201, 202, 203, 204.
  • Such a family of characteristics may, for example, also represent the age-related drift of the heater resistance of the sensor element, as illustrated by the curves 21 1, 212, 213, 214 characterizing the heater resistance R H above the temperature T in FIG. 2 b.
  • Such a family of characteristics shows functional characteristics of the sensor 120 in the new state and in intermediate stages in aged states (see Fig. 2a). These values may vary due to production. Also, aging over the lifetime, as shown for example by the resistance drift of an integrated heater or the integrated Nernst cell over the life of the probe in Fig. 2b, may occur.
  • the aging factors can be one or more measured variables which are known to exert a particularly strong influence on the characteristic drift (see FIGS. 2a, 2b) of the exhaust gas probe 120.
  • the correlation between the characteristic curve library and the aging factor is achieved by switching over to a more aged characteristic in the characteristic library or switching to a larger correction value whenever predefined and preset limits of the aging factor are exceeded
  • Fig. 3 explains where the probe signal S 'of an aged probe is shown on the right in the area marked with I.
  • the probe signal S of a new probe is shown on the left in the area denoted by 2.
  • the characteristic curve S' of the aged probe becomes characteristic S of the new probe, which means the so-called "switching" above.
  • a temperature-related or poisoning-related probe aging is usually not split into individual mechanisms, but both phenomena occur together and act together.
  • Another essential feature of the exhaust gas sensor according to the invention consists in a "write-down" of operating conditions, which exert a particularly great influence on the aging (characteristic / heater drift) of the probe via one or more mechanisms
  • These operating conditions can be the duration of the probe depending on the type of probe the sensor system is exposed to particularly high temperatures or, for example, the combination of a high temperature with a rich gas atmosphere in certain other gas sensors and the like.
  • the consecutively written, ie recorded and stored aging factors can accordingly comprise the following measured variables:
  • temperature-influenced aging the time period during which the probe 120 is switched on (the heater operating time) or the integral of the heater operating power or the time during which the probe 120 has been exposed to a temperature greater than a predefinable threshold temperature, for example greater than 800 ° C. or, as it were, staggered a first period of time during which the probe 120 was at a temperature greater than a predetermined first temperature, for example greater than 400 ° C, and then a second period of time during which the probe 120 was exposed to a temperature greater than a predetermined second Temperature, for example 800 ° C.
  • the following quantities can be distinguished: the time during which the internal combustion engine of the vehicle was switched on, the time during which the probe was exposed to lean or rich gas, or the number of regeneration cycles in the exhaust system.
  • the data set of these aging factors is stored in the memory device 135 of the probe plug 130.
  • the characteristic library is also stored in the memory 135 in the plug 130, it can be purely in principle but also stored in the control unit 140.
  • the control unit 140 can be provided that, in particular in the case of broadband lambda sensors for compensation, not only the characteristic gradient, but also an offset and the characteristic curve, in particular in the lean load, and, preferably separately, the slope of the lean load and the rich load are stored. This is most advantageously done with a completely stored family of the entire characteristic curve in the memory unit 135 of the plug 130.
  • it can be provided to convert the determined operating time directly into the characteristic change expected for the respective probe type.
  • the above-mentioned "write-on" only detects the operation times during which exceeding of a limit value, for example, pure lean operation hours or hot operation are detected and used for the characteristic correction in the control unit 140.
  • computing units may be provided in the plug 130 communicating with the storage unit 135.

Abstract

Abgassonde (120) zur Messung von Eigenschaften des Abgases von Brennkraftmaschinen, wobei in einer der Sonde zugeordneten Schaltung, insbesondere angeordnet in einem Sondenstecker (130) oder einem diesem entsprechenden Verbindungselement, wenigstens eine Datenspeichereinheit (135) angeordnet ist, in der nachfolgende, die Sonde (120) charakterisierende Eigenschaften und/oder Adaptionsfunktionen gespeichert oder speicherbar sind: - fertigungstechnisch bedingte Schwankungen von Heizerwiderständen und/oder - Parameter, welche die Alterung der Sonde (120) charakterisieren, und/oder - der Ausschaltzustand, insbesondere Daten, welche die Durchführung einer Intervallmessung zur Regeneration der Abgassonde oder eines Nachlaufs charakterisieren und/oder - Daten zur Anpassung der Sonde (120) an unterschiedliche Steuergeräte (140) von Brennkraftmaschinen und/oder - die Anzahl der Betriebsstunden der Sonde und/oder - die Betriebsparameter der Sonde in einem vergangenen vorgebbaren Zeitraum.

Description

Beschreibung Titel
SONDENSTECKER FÜR ABGASSONDE
Die Erfindung betrifft eine Abgassonde zur Messung von Eigenschaften des Abgases von Brennkraftmaschinen und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Abgassonde.
Stand der Technik
Derartige Abgassonden sind beispielsweise Konzentrationssonden, beispielsweise Sauerstoffkonzentrationssensoren, auch Lambdasonden genannt, wie sie beispielsweise aus der Buchveröffentlichung Bosch Kraftfahrtechnisches Taschenbuch, 25. Auflage 2003, Seiten 133 ff hervorgehen. Ferner können derartige Sonden abgastaugliche Temperaturfühler, gasselektive Abgassonden, die z.B. Ammoniak- bzw. Stickoxidgehalte messen, Kohlenwasserstoffsensoren sowie Partikelmassen- bzw. Partikelanzahlsensoren, z.B. Rußsensoren, sein.
Diese Sonden müssen kalibriert werden, d.h. bauartbedingte Toleranzen müssen ausgeglichen werden. Dies kann beispielsweise durch einen Trimmprozess am Sensorelement geschehen, indem beispielsweise ein Heizwiderstand, d.h. ein gewünschter Funktionswert auf einen Zielwert eingestellt wird.
Sind derartige Sonden entsprechend abgeglichen, werden sie mittels eines Steckers mit einem Motorsteuergerät verbunden, welches die von der Sonde erfass- ten Daten ausliest und verarbeitet.
Darüber hinaus existieren Abgassonden, bei denen Funktionsveränderungen, beispielsweise eine Kennliniendrift, eine Heizwiderstandsdrift oder dergleichen über die Sondenlebensdauer in Kauf genommen werden müssen, da keinerlei Möglichkeit einer Kompensation besteht. Schließlich sind Beitbandsonden (siehe obengenannte Buchveröffentlichung, Seiten 133, 134) bekannt, bei denen in einem Adapterelement bereits eine Vorauswertung des Sondensignals stattfindet.
Bekannt ist es auch, in dem Stecker der Sonde bereits Abgleichselemente vorzusehen, beispielsweise einen Trimmwiderstand vorzusehen, der mittels eines Laserstrahls abgeglichen wird und der so geschaltet ist, dass er einen Teil eines Stromteilers in einer Auswerteschaltung in dem Steuergerät bildet. Darüber hinaus ist es auch möglich, einen Laserabgleich im Sensorelement selbst bei offenliegender Diffusionsbarriere vorzunehmen oder die Diffusionsbarriere an ihren äußeren Kanten entsprechend abzuschleifen und dergleichen.
Durch all die vorbeschriebenen Maßnahmen ist eine optimale Anpassung der Sensoreigenschaften bzw. auch der alterungsbedingten Veränderung der Sensoreigenschaften nicht ohne Weiteres möglich. Es können lediglich fertigungsbedingte Toleranzen bei der Herstellung der Sensorelemente, z.B. Heizerkaltwiderstände und Funktionswerte erfasst werden. Ein Abgleich ist in einigen Fällen nur aufgrund von aufwendigen Laserapparaturen und Trimmprozessen möglich. Eine Adaption der Sensoreigenschaften während des Betriebs der Sensorelemente ist jedoch nicht möglich.
Insbesondere können keine Alterungs- und Vergiftungseffekte, die beispielsweise bei Lambdasonden auftreten können, berücksichtigt werden. Das Gleiche gilt für alterungsbedingte Änderungen der Sondeneigenschaften.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Abgassonde zu vermitteln, bei welcher nicht nur sowohl alterungsbedingte Veränderungen ihrer Eigenschaften als auch beispielsweise aufgrund von Vergiftungs- und Ablagerungseffekten hervorgerufene Veränderungen kompensierbar sind, sondern bei der auch sondenspezifische Eigenschaften, die beispielsweise aufgrund ihrer Herstellung bedingt sind, berücksichtigt werden können.
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch eine Abgassonde zur Messung von Eigenschaften des Abgases von Brennkraftmaschinen dadurch gelöst, dass in einer der Sonde zugeordneten Schaltung, die insbesondere in einem Sondenstecker oder einem diesem entsprechenden Verbindungselement angeordnet ist, eine Datenspeichereinheit angeordnet ist, in der die die Sonde charakterisierenden Eigenschaften und/oder Adaptionsfunktionen gespeichert sind. Die Erfindung wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Abgassonde, bei dem wenigstens eine der die Sonde charakterisierenden Eigenschaften und/oder Adaptionsfunktionen in wenigstens einer der Sonde zugeordneten Daten der Speichereinheit gespeichert werden.
Diese Adaptionsfunktionen umfassen:
- fertigungstechnisch bedingte Schwankungen von Heizerwiderständen
und/oder
- Parameter, welche die Alterung der Sonde charakterisieren, und/oder
- den Ausschaltzustand, insbesondere Daten, welche die Durchführung einer Intervallmessung zur Regeneration der Abgassonde oder eines Nachlaufs charakterisieren, und/oder
- Daten zur Anpassung der Sonde an unterschiedliche Steuergeräte von
Brennkraftmaschinen und/oder
- die Anzahl der Betriebsstunden der Sonde und/oder
- die Betriebsparameter der Sonde in einem vergangenen vorgebbaren Zeitraum.
Grundidee der Erfindung ist es, keinen Abgleich beispielsweise herstellungsbedingter Streuungen der Sondeneigenschaften vorzunehmen, sondern diese Streuung gewissermaßen in Kauf zu nehmen und die Sonde entsprechend charakterisierende Eigenschaften zu erfassen und in dem Stecker oder in einem entsprechenden Verbindungselement der Sonde zu hinterlegen, um diese Werte dann später in dem Steuergerät der Brennkraftmaschine berücksichtigen zu können.
Darüber hinaus sind in dem Stecker oder Verbindungselement der Abgassonde Adaptionsfunktionen hinterlegt, die eine Kompensation der über einen Zeitraum sich einstellenden Änderungen der Sondeneigenschaften, beispielsweise Alte- rungsdrifts, Drifts aufgrund von Vergiftungserscheinungen und dergleichen, ermöglichen. Es ist also sowohl eine Kompensation von herstellungsbedingten Streuungen möglich als auch eine Kompensation von alterungsbedingten Änderungen.
Das Aufzeichnen der Betriebsparameter der Sonde für einen abgelaufenen vorgebbaren Zeitraum kann gewissermaßen als ein„Mitschreiben" angesehen werden.„Mitschreiben" bedeutet also laufendes Aufzeichnen und Speichern in der Speichereinheit in dem Sondenstecker oder dem Verbindungselement. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Adaption und eine gewissermaßen kontinuierliche Kalibrierung der Sonde möglich.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
So ist beispielsweise vorgesehen, dass die in der Speichereinheit gespeicherten Daten in digitaler Form an das Steuergerät übermittelt werden und von diesem verarbeitet werden.
Dabei ist es möglich, eine Adaption der Daten an unterschiedliche Steuergeräte vorzunehmen, wenn beispielsweise eine in einem Abgassystem verbaute Abgas- sonde ausgetauscht wird und insoweit ein anderes Steuergerät„sieht".
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass die die Sonde charakterisierenden Eigenschaften und/oder die Adaptionsfunktionen eine Kennlinienbibliothek und wenigstens einen, vorzugsweise mehrere unterschiedliche, die Alterung der Sonde charakterisierende Alterungsfaktoren umfassen.
Der Alterungsfaktoren umfassen dabei sowohl eine temperaturbeeinflusste Alterung wie auch eine vergiftungsbeeinflusste Alterung der Sonde.
Dabei sind für eine Kompensation der temperaturbeeinflussten Alterung eine oder mehrere der folgenden Größen vorgesehen: die Heizerbetriebsdauer,
die Heizerbetriebsleistung,
die Zeit, in der die Abgassonde wenigstens eine vorgebbare Schwellentemperatur überschritten hat. Zur Kompensation der vergiftungsbeeinflussten Alterung sind bevorzugt eine oder mehrere der folgenden Größen vorgesehen: die Zeitdauer, während der die Brennkraftmaschine eingeschaltet ist;
die Zeitdauer, während der die Sonde Mager- oder Fettgas ausgesetzt war; die Anzahl der Regenerationszyklen des Abgassystems.
Abhängig von dem wenigstens einen Alterungsfaktor können aus der Kennlinienbibliothek die geeigneten Kennlinien ausgewählt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Dabei können die nachfolgend beschriebenen Merkmale einzeln oder kombiniert miteinander verwirklicht sein.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ab- gassonde;
Fig. 2a schematisch eine alterungsbedingte Kennliniendrift;
Fig. 2b eine alterungsbedingte Widerstandsdrift einer Sensorelementheizung und
Fig. 3 schematisch eine Adaptionsfunktion einer Sondenkennlinie. Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist schematisch eine Brennkraftmaschine 100 dargestellt, in deren Abgaskanal 1 10 eine Abgassonde 120 angeordnet ist, die über eine Verbindungsleitung 121 über einen Sondenstecker 130, der Steckkontakte 137 aufweist, mit einem Steuergerät 140 verbunden ist, wobei das Steuergerät 140 eine entsprechende an die Steckkontakte 137 angepasste Steckerbuchse 142 umfasst, die Steckkontakte 147 aufweist. Der Stecker 130 weist eine Speichereinheit 135 auf, in der nachfolgend zu beschreibende, die Abgassonde 120 charakterisierende Eigenschaften und Adaptionsfunktionen hinterlegt und gespeichert sind bzw. werden.
So kann beispielsweise eine Kompensation des Neuwertes dadurch vorgenommen werden, dass nicht - wie aus dem Stand der Technik bekannt geworden - fertigungstechnisch bedingte Schwankungen von Heizerwiderständen oder Funktionswerten durch einen Trimmprozess korrigiert werden, sondern dass funkti- onsbezogene Neuwerte der Abgassonde innerhalb größerer Toleranzen unkorri- giert in der Datenspeichereinheit 135 im Stecker abgespeichert werden und die Kompensation durch Kompensationsfunktionen in dem Steuergerät 140 vorgenommen wird.
Darüber hinaus kann eine Kompensation der Sondenalterung vorgenommen werden, indem relevante Parameter, die wesentlichen Einfluss auf die Alterung der Sonde haben, z.B. die Betriebsdauer, während der sich die Sonde 120 oberhalb einer definierten Temperatur befindet, kontinuierlich erfasst und in der Datenspeichereinheit 135 im Stecker 130 abgespeichert werden. Generell kann die Anzahl der Betriebsstunden in der Datenspeichereinheit 135 hinterlegt werden. Darüber hinaus können die Betriebsparameter, die innerhalb eines abgelaufenen vorgebbaren Zeitraums, beispielsweise innerhalb der letzten zwei Minuten, gemessen und aufgezeichnet werden, gespeichert werden. Dies ermöglicht eine vereinfachte Fehlersuche bei als defekt gemeldeten Sonden.
Im Folgenden werden die alterungsrelevanten Betriebsparameter als„Alterungsfaktoren" bezeichnet. Diese Alterungsfaktoren werden für Kompensationsfunktionen in dem Steuergerät 140 verwendet. Dabei kann vorzugsweise auch der Ausschaltzustand mit abgespeichert werden, ob z.B. eine intervallmäßige Regeneration der Sonde 120 schon durchgeführt wurde, oder ein notwendiger Nachlauf bereits durchgeführt wurde. Die Datenspeichereinheit 135 in dem Stecker 130 hat darüber hinaus den Vorteil, dass Daten eingespielt werden können, die den Sondenbetrieb mit einem anderen Steuergerät 140 ermöglichen. Die in dem Stecker 130 in der Speichereinheit 135 hinterlegten Daten ermöglichen auf diese Weise eine steuergerätespezifische Kennlinienanpassung. Auch dies ist unter „Adaptionsfunktion" zu verstehen. Dies ist besonders vorteilhaft im Falle einer Nachrüstung oder im Falle eines Austausches der Sonde 120. Weiter ist vorteil- haft, dass die Anordnung der Speichereinheit 135 in dem Stecker 130 aus Kostengesichtspunkten wesentlich günstiger ist als ein Abgleich beispielsweise mittels eines Laserstrahls. Darüber hinaus sind zwischen Steuergerät 140 und Stecker 130 nur Datenleitungen oder -kontakte erforderlich, sodass zusätzliche Anschlussleitungen für einen Stromteiler, wie sie beispielsweise im Falle eines Widerstands im Stecker erforderlich sind, entfallen können.
Im Folgenden wird in Verbindung mit den Fig. 2a, 2b und 3 der Aufbau der Sonde und deren Stecker detailliert beschrieben.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist in der Speichereinheit 135 in dem Stecker 130 eine sogenannte Kennlinienbibliothek und wenigstens ein Alterungsfaktor hinterlegt. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung ist dabei, dass eine„Wechselwirkung" zwischen der Kennlinienbibliothek und dem wenigstens einen Alterungsfaktor während des Betriebs der Sonde 120 und damit während des Betriebs der Brennkraftmaschine 100 vorgenommen werden kann.
Die Kennlinienbibliothek kann beispielsweise als Kennlinienschar hinterlegt sein, wie sie in Fig. 2a schematisch als alterungsbedingte Kennliniendrift dargestellt ist. Die Kennlinienschar eines Signals S ändert sich über die Zeit, wie es anhand der Kurven 201 , 202, 203, 204 dargestellt ist. Eine solche Kennlinienschar kann beispielsweise auch die alterungsbedingte Drift des Heizerwiderstands des Sensorelements repräsentieren, wie sie anhand der den Heizerwiderstand RH über der Temperatur T charakterisierenden Kurven 21 1 , 212, 213, 214 in Fig. 2b dargestellt ist.
Eine derartige Kennlinienschar zeigt Funktionskennlinien des Sensors 120 im Neuzustand und in Zwischenstufen in gealterten Zuständen (vergl. Fig. 2a). Diese Werte können fertigungsbedingt variieren. Auch eine Alterung über die Lebensdauer, wie sie beispielsweise anhand der Widerstandsdrift eines integrierten Heizers bzw. der integrierten Nernst-Zelle über die Lebensdauer der Sonde in Fig. 2b dargestellt ist, kann auftreten.
Aus diesem Grund ist in der Speichereinheit 135 in dem Stecker 130 vorgesehen, einen oder mehrere Alterungsfaktoren zu hinterlegen. Es wird damit die zeit- liehe Einwirkung der Veränderung von Betriebsparametern, also die alterungsbedingte Veränderung der Betriebsparameter in der Speichereinheit 135 des Sondensteckers 130 gespeichert.
Je nach Sondentyp und Applikation können die Alterungsfaktoren eine oder mehrere Messgrößen sein, von denen bekannt ist, dass sie besonders starken Ein- fluss auf die Kennliniendrift (vergl. Fig. 2a, 2b) der Abgassonde 120 ausüben.
Die Verknüpfung der Kennlinienbibliothek mit dem Alterungsfaktor erfolgt durch ein„Umschalten" auf eine„stärker gealterte Kennlinie" in der Kennlinienbibliothek bzw. ein„Umschalten" auf einen größeren Korrekturwert immer dann, wenn vorgegebene und voreingestellte Grenzen des Alterungsfaktors überschritten werden. Dies ist schematisch in Fig. 3 erläutert, wo rechts im mit I gekennzeichneten Bereich das Sondensignal S' einer gealterten Sonde dargestellt ist und links im mit II bezeichneten Bereich das Sondensignal S einer neuen Sonde. Durch eine Korrektur K wird die Kennlinie S' der gealterten Sonde in die Kennlinie S der neuen Sonde überführt. Dieses Überführen meint das oben so bezeichnete„Umschalten".
Eine temperaturbedingte oder vergiftungsbedingte Sondenalterung lässt sich in der Regel nicht in Einzelmechanismen aufspalten, sondern beide Erscheinungen treten zusammen auf und wirken zusammen.
Ein weiteres wesentliches Merkmal des erfindungsgemäßen Abgassensors besteht in einem„Mitschreiben" von Betriebsbedingungen, die über einen oder mehrere Mechanismen besonders großen Einfluss auf die Alterung (Kennlinien- /Heizerdrift) der Sonde ausüben. Diese Betriebsbedingungen können je nach Sondentyp die Zeitdauer sein, während der das Sensorsystem besonders hohen Temperaturen ausgesetzt ist oder beispielsweise auch die Kombination einer hohen Temperatur mit einer Fettgasatmosphäre bei bestimmten anderen Gassensoren und dergleichen.
Die fortlaufend mitgeschriebenen, d.h. erfassten und gespeicherten Alterungsfaktoren können dementsprechend folgende Messgrößen umfassen: Bei einer temperaturbeeinflussten Alterung: Die Zeitdauer, während der die Sonde 120 eingeschaltet ist (die Heizerbetriebsdauer) oder das Integral der Heizerbetriebsleistung oder die Zeitdauer, während der die Sonde 120 einer Temperatur größer als eine vorgebbare Schwellentemperatur, beispielsweise größer als 800°C ausgesetzt war, oder gewissermaßen gestaffelt eine erste Zeitdauer, während der die Sonde 120 einer Temperatur größer einer vorgegebenen ersten Temperatur, beispielsweise größer als 400°C, und anschließend eine zweite Zeitdauer, während der die Sonde 120 einer Temperatur ausgesetzt war, die größer ist als eine vorgebbare zweite Temperatur, beispielsweise 800°C.
Bei vergiftungsbedingten Alterungen können beispielsweise folgende Größen unterschieden werden: die Zeitdauer, während der die Brennkraftmaschine des Fahrzeugs eingeschaltet war, die Zeitdauer, während der eine Exposition der Sonde in Mager- oder Fettgas vorlag, oder die Anzahl der Regenerationszyklen im Abgassystem. Der Datensatz dieser Alterungsfaktoren wird in der Speichereinrichtung 135 des Sondensteckers 130 abgelegt. Die Kennlinienbibliothek wird ebenfalls in dem Speicher 135 in dem Stecker 130 abgelegt, sie kann rein prinzipiell aber auch im Steuergerät 140 hinterlegt sein.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass insbesondere bei Breitband- Lambdasonden zur Kompensation nicht nur die Kennliniensteigung, sondern auch ein Offset und die Kennlinienkrümmung, insbesondere im Magerast, und, vorzugsweise getrennt hiervon, die Steigung des Magerastes und des Fettastes hinterlegt sind. Dies geschieht am vorteilhaftesten mit einer vollständig hinterlegten Schar der gesamten Kennlinie in der Speichereinheit 135 des Steckers 130. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, die ermittelte Betriebsdauer direkt in die für den jeweiligen Sondentyp erwartete Kennlinienänderung umzurechnen. Es kann darüber hinaus vorgesehen sein, dass das obengenannte„Mitschreiben" lediglich die Betriebszeiten erfasst, während der eine Überschreitung eines Grenzwerts, z.B. reine Magerbetriebsstunden, oder ein Heißbetrieb erfasst und für die Kennlinienkorrektur im Steuergerät 140 verwendet werden.
Für Umrechnungsfunktionen in dem Stecker 130 können darüber hinaus Recheneinheiten (nicht dargestellt) in dem Stecker 130 vorgesehen sein, die mit der Speichereinheit 135 kommunizieren.

Claims

Ansprüche
1 . Abgassonde (120) zur Messung von Eigenschaften des Abgases von Brennkraftmaschinen, wobei in einer der Sonde zugeordneten Schaltung, insbesondere angeordnet in einem Sondenstecker (130) oder einem diesem entsprechenden Verbindungselement, wenigstens eine Datenspeichereinheit (135) angeordnet ist, in der nachfolgende, die Sonde (120) charakterisierende Eigenschaften und/oder Adaptionsfunktionen gespeichert oder speicherbar sind:
- fertigungstechnisch bedingte Schwankungen von Heizerwiderständen und/oder
- Parameter, welche die Alterung der Sonde (120) charakterisieren,
und/oder
- der Ausschaltzustand, insbesondere Daten, welche die Durchführung einer Intervallmessung zur Regeneration der Abgassonde oder eines Nachlaufs charakterisieren und/oder
- Daten zur Anpassung der Sonde (120) an unterschiedliche Steuergeräte (140) von Brennkraftmaschinen und/oder
- die Anzahl der Betriebsstunden der Sonde und/oder
- die Betriebsparameter der Sonde in einem vergangenen vorgebbaren Zeitraum.
2. Abgassonde (120) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die in der Datenspeichereinheit (135) gespeicherten Daten in digitaler Form an ein Steuergerät (140) übertragen werden.
3. Abgassonde (120) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die die Sonde (120) charakterisierenden Eigenschaften und/oder die Adaptionsfunktionen eine Kennlinienbibliothek und wenigstens einen, die Alterung der Sonde (120) charakterisierenden Alterungsfaktor umfassen.
4. Abgassonde (120) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Alterungsfaktor eine temperaturbeeinflusste Alterung sowie eine vergiftungsbeeinflusste Alterung der Sonde (120) umfasst.
5. Abgassonde (120) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturbeeinflusste Alterung eine oder mehrere der folgenden Größen umfasst:
- die Heizerbetriebsdauer;
- die Heizerbetriebsleistung;
- die Zeit, in der die Abgassonde wenigstens eine vorgebbare Schwellentemperatur überschritten hat.
6. Abgassonde (120) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vergiftungsbeeinflusste Alterung eine oder mehrere der folgenden Größen umfasst:
- die Zeitdauer, während der die Brennkraftmaschine (100) eingeschaltet ist;
- die Zeitdauer, während der die Sonde (120) Mager- oder Fettgas ausgesetzt ist;
- die Anzahl der Regenerationszyklen des Abgassystems.
7. Abgassonde (120) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Betriebsparameter, die innerhalb eines vorgebbaren abgelaufenen Zeitraums messbar sind, in der Datenspeichereinheit (135) speicherbar sind.
8. Verfahren zum Betreiben einer Abgassonde (120) zur Messung von Eigenschaften des Abgases von Brennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der nachfolgenden, die Sonde (120) charakterisierenden Eigenschaften und/oder Adaptionsfunktionen in wenigstens einer der Sonde (120) zugeordneten Datenspeichereinheit (135) gespeichert werden:
- fertigungstechnisch bedingte Schwankungen von Heizerwiderständen und/oder
- Parameter, welche die Alterung der Sonde (120) charakterisieren,
und/oder - der Ausschaltzustand, insbesondere Daten, welche die Durchführung einer Intervallmessung zur Regeneration der Abgassonde oder eines Nachlaufs charakterisieren und/oder
- Daten zur Anpassung der Sonde (120) an unterschiedliche Steuergeräte (140) von Brennkraftmaschinen und/oder
- die Anzahl der Betriebsstunden der Sonde und/oder
- die Betriebsparameter der Sonde in einem vergangenen vorgebbaren Zeitraum.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgassonde nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird.
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