WO2008058832A1 - Verfahren zur diagnose eines nox-messaufnehmers - Google Patents

Verfahren zur diagnose eines nox-messaufnehmers Download PDF

Info

Publication number
WO2008058832A1
WO2008058832A1 PCT/EP2007/061282 EP2007061282W WO2008058832A1 WO 2008058832 A1 WO2008058832 A1 WO 2008058832A1 EP 2007061282 W EP2007061282 W EP 2007061282W WO 2008058832 A1 WO2008058832 A1 WO 2008058832A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nox
value
measuring cell
concentration
oxygen
Prior art date
Application number
PCT/EP2007/061282
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tino Arlt
Bertrand Lemire
Gerd RÖSEL
Norbert Sieber
Tim Walde
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
Publication of WO2008058832A1 publication Critical patent/WO2008058832A1/de

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/419—Measuring voltages or currents with a combination of oxygen pumping cells and oxygen concentration cells
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes

Definitions

  • the invention relates to a method for diagnosing a NOx sensor according to the preamble of main claim 1.
  • NOx storage catalysts are used which, due to a special coating, are able to adsorb NOx compounds from the exhaust gas which are produced during lean combustion.
  • a regeneration is required in which stored NOx compounds in the NOx storage catalytic converter are converted into harmless compounds when a reducing agent is added.
  • the reducing agent for example, carbon monoxide, hydrogen and hydrocarbon can be used.
  • catalyst systems can be used with selective catalytic reaction, for their control also a NOx sensor is used.
  • the signal of a NOx sensor arranged downstream of the NOx storage catalytic converter is used.
  • a thick film sensor is disclosed in N. Kato et al. , "Thick Film ZrO 2 NOx Sensor for the Measurement of Low NOx Concentration," Society of Automotive Engineers, Publication 980170, 1989, or in N. Kato et al. , “Performance of Thick Movie NOx Sensor on Diesel and Gasoline Engines," Society of Automotive Engineers, publication
  • This sensor has two measuring cells and consists of an oxygen-ion-conducting zirconium oxide. It implements the following measurement concept: In a first measuring cell, which is supplied with the gas to be measured via a diffusion barrier, a first oxygen concentration is set by means of a first oxygen ion pumping current, wherein no decomposition of NOx should take place. In a second measuring cell, which is connected to the first via a diffusion barrier, the oxygen content is further lowered by means of a second oxygen ion pumping current. The decomposition of NOx at a measuring electrode results in a third oxygen ion pumping current, which is a measure of the NOx concentration. The entire sensor is brought to an elevated temperature, eg 750 ° C., by means of an electric heater.
  • an elevated temperature eg 750 ° C.
  • Components in the exhaust gas in particular magnesium, or similar substances can cause poisoning of the NOx sensor, so that the signal of the NOx sensor does not reflect the true content of NOx in the exhaust gas and is therefore no longer usable. If the NOx sensor supplies incorrect or even no NOx values, this leads to an unacceptable increase in NOx emissions.
  • the invention is therefore based on the object to provide a method for diagnosing a arranged in the exhaust tract of an internal combustion engine NOx sensor, which it with simple Means allows to distinguish a poisoned NOx sensor from a non-faulty NOx sensor.
  • the invention is characterized in that the NOx sensor has two measuring cells, wherein the exhaust gas to be measured is supplied to the first measuring cell and an oxygen concentration is set by means of a first oxygen ion pumping current, with no decomposition of NOx taking place.
  • the second measuring cell is connected to the first measuring cell and by means of a second oxygen ion pumping current a second oxygen concentration is set and both measuring cells are in a solid electrolyte.
  • the NOx concentration is continuously measured by means of the NOx sensor and checks whether predetermined diagnostic conditions are met.
  • the measurement operation switches over to a diagnostic operation by changing the set value for the oxygen ion pumping current of the first measurement cell from a predetermined first value to a predetermined second value such that NOx in the first measurement cell is destroyed. After reaching a stable value for the NOx concentration, this value is compared with a predetermined threshold value and evaluated in terms of its functionality depending on the result of the comparison of the NOx sensor.
  • 1 is a block diagram of an internal combustion engine, in which a NOx sensor is used,
  • FIG. 2 is a schematic sectional view through a NOx sensor with schematically illustrated circuit
  • Fig. 3 shows different characteristics of a NOx sensor
  • FIG. 4 shows a diagram which shows the detuning of the setpoint value of the pumping current in the first measuring cell as a function of the measured NOx concentration.
  • FIG. 2 schematically shows a section through a NOx sensor 1.
  • This sensor 1 is used in the device shown in FIG. 1 as a sensor 24 for the determination of the NOx concentration in the exhaust gas tract 27 of an internal combustion engine 20.
  • the measured values of the NOx sensor 24 are read out by a control unit 23, which is connected to the NOx sensor 24, and supplied to the operation control unit 25 of the internal combustion engine 20, which controls a fuel supply system 21 of the internal combustion engine 20 such that a NOx-reducing catalyst 28, which in this case is upstream of the NOx sensor 24 in the exhaust gas tract 27 of the internal combustion engine 20, shows optimum performance.
  • the sensor 24, 1 is shown in more detail in FIG.
  • the sensor 1 comprising a solid-state electrolyte 2, in this case ZrO 2 , having an electrical heating device 13 receives the exhaust gas to be measured via a diffusion barrier 3, the NOx concentration of which is to be determined.
  • the exhaust gas diffuses through the diffusion barrier 3 into a first measuring cell 4.
  • a Nernst voltage VO between a first electrode 5 and a reference electrode 11 exposed to ambient air is measured.
  • the reference electrode 11 is arranged in an air channel 12, in the ambient air passes through an opening 14.
  • a microcontroller serving as a digital controller CO regulates via a
  • Control voltage a voltage-controlled current source UIO, which drives a first oxygen ion pumping current IPO through the solid electrolyte 2 of the measuring transducer 1 between the first electrode 5 and an outer electrode 6.
  • the first circuit arrangement thus formed thus sets a predetermined oxygen concentration in the first measuring cell 4.
  • the second measuring cell 8 is connected to the first measuring cell 4 via a further diffusion barrier 7. Through this diffusion barrier 7, the gas present in the first measuring cell 4 diffuses into the second measuring cell 8.
  • a second oxygen concentration is set via a similar circuit arrangement.
  • a second Nernst voltage is tapped between a second electrode 9 and the reference electrode 11. The details of the Nernst voltage tap will be explained below.
  • the second Nernstscience Vl controls a digital controller Cl, which can be realized for example in the controller used for microcontroller CO, by means of a second control voltage, a second voltage-controlled current source Uli, which drives a second oxygen ion pumping current IPl from the second measuring cell 8.
  • This second circuit arrangement thus sets a predetermined oxygen concentration in the second measuring cell 8, This is different than that in the first measuring cell 4.
  • This oxygen concentration is chosen so that NOx is not affected by the expiring operations, in particular no decomposition takes place.
  • the NOx is then pumped at the measuring electrode 10, which may be catalytically designed, in a third oxygen ion pumping current IP2 from the measuring electrode 10 to the outer electrode 6. Since the residual oxygen content in the measuring cell 8 is sufficiently lowered, this oxygen ion
  • Pumping current IP2 essentially carried only by oxygen ions, which originate from the decomposition of NOx at the measuring electrode 10.
  • a third Nernst voltage V2 between the measuring electrode 10 and the reference electrode 11 is tapped off. The details of this Nernst voltage tap will be explained below.
  • this third Nernsthectare V2 controls a controller C2 via a third control voltage, a third voltage-controlled current source UI2, which drives the pumping current IP2, which is a measure of the NOx concentration in the measuring cell 8 and thus in the exhaust gas to be measured.
  • This third circuit arrangement thus drives the measuring current representing pump current from oxygen ions out of the second measuring cell 8.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Der NOx-Messaufnehmer (1,24), weist zwei Messzellen (4,8) auf, wobei der ersten Messzelle (4) das zu messende Abgas zugeführt wird und mittels eines ersten Sauerstoffionen-Pumpstromes (IPO) eine Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, wobei keine Zersetzung von NOx stattfinden soll. Die zweite Messzelle (8) ist mit der ersten Messzelle (4) verbunden und mittels eines zweiten Sauerstoffionen-Pumpstromes (IP1) wird eine zweite Sauerstoffkonzentration eingestellt und beide Messzellen liegen in einem Festkörperelektrolyten. Während des Betriebes der Brennkraftmaschine wird laufend die NOx-Konzentration (I) mittels des NOx-Messaufnehmers (1,24) gemessen und überprüft wird, ob vorgegebene Diagnosebedingungen erfüllt sind. Bei Erfülltsein der Bedingungen wird vom Messbetrieb auf einen Diagnosebetrieb umgeschaltet, indem der Sollwert für den Sauerstoffionen-Pumpstrom (IPO) der ersten Messzelle (4) von einem vorgegebenen ersten Wert (AP) auf einen vorgegebenen zweiten Wert (DP) derart geändert wird, dass NOx in der ersten Messzelle (4) zerstört wird. Nach Erreichen eines stabilen Wertes für die NOx- Konzentration (I) wird dieser Wert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleiches der NOx-Messaufnehmers (1,24) hinsichtlich seiner Funktionstüchtigkeit bewertet.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Diagnose eines NOx-Messaufnehmers
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines NOx- Messaufnehmers gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches 1.
Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen weiter zu reduzieren, kommen immer häufiger Brennkraftmaschinen zum Ein- satz, die mit magerem Kraftstoff/Luft-Gemisch betrieben werden können, da der Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine im Magerbetrieb besonders hoch ist. Zur Erfüllung geforderter Abgasgrenzwerte ist jedoch im Magerbetrieb einer Brennkraftmaschine regelmäßig eine spezifische Abgasnachbehandlung er- forderlich, da ansonsten Grenzwerte hinsichtlich zulässiger NOx-Emissionen überschritten würden.
Deshalb werden NOx-Speicherkatalysatoren verwendet, die aufgrund einer besonderen Beschichtung in der Lage sind, NOx- Verbindungen aus dem Abgas zu adsorbieren, die bei magerer Verbrennung entstehen. Zur Entleerung eines solchen NOx- Speicherkatalysators ist eine Regeneration erforderlich, in der gespeicherte NOx-Verbindungen im NOx-Speicherkatalysator in unschädliche Verbindungen umgewandelt werden, wenn ein Re- duktionsmittel zugegeben wird. Als Reduktionsmittel können beispielsweise Kohlenmonoxyd, Wasserstoff und Kohlenwasserstoff verwendet werden.
Alternativ hierzu können zur Abgasnachbehandlung von mager- laufenden Brennkraftmaschinen nach dem Otto- oder Dieselprinzip Katalysatorsysteme mit selektiver katalytischer Reaktion eingesetzt werden, zu deren Steuerung ebenfalls ein NOx- Messaufnehmer eingesetzt wird.
Zur Auslösung der Regeneration des NOx-Speicherkatalysators sowie zur Beladungsgradermittlung NOx-Speicherkatalysators wird in der Regel das Signal eines stromabwärts des NOx- Speicherkatalysators angeordneten NOx- Sensors herangezogen.
Beispielsweise ist zur Messung der NOx-Konzentration ein Dickschicht-Messaufnehmer in der Veröffentlichung N. Kato et al . , "Thick Film ZrO2 NOx Sensor for the Measurement of Low NOx Concentration", Society of Automotive Engineers, Veröffentlichung 980170, 1989, oder in N. Kato et al . , "Performance of Thick Film NOx Sensor on Diesel and Gasoline Engines", Society of Automotive Engineers, Veröffentlichung
970858, 1997, beschrieben. Dieser Messaufnehmer weist zwei Messzellen auf und besteht aus einem Sauerstoffionen leitenden Zirkoniumoxid. Er verwirklicht folgendes Messkonzept: In einer ersten Messzelle, der das zu messende Gas über eine Diffusionsbarriere zugeführt wird, wird mittels eines ersten Sauerstoffionen-Pumpstroms eine erste Sauerstoffkonzentration eingestellt, wobei keine Zersetzung von NOx stattfinden soll. In einer zweiten Messzelle, die über eine Diffusionsbarriere mit der ersten verbunden ist, wird der Sauerstoffgehalt mit- tels eines zweiten Sauerstoffionen-Pumpstroms weiter abgesenkt. Die Zersetzung von NOx an einer Messelektrode führt zu einem dritten Sauerstoffionen-Pumpstrom, der ein Maß für die NOx-Konzentration ist. Der gesamte Messaufnehmer wird dabei mittels eines elektrischen Heizers auf eine erhöhte Tempera- tur, z.B. 7500C, gebracht.
Durch Komponenten im Abgas, insbesondere Magnesium, oder ähnliche Substanzen kann es zu einer Vergiftung des NOx- Messaufnehmers kommen, so dass das Signal des NOx- Messaufnehmers nicht den wahren Gehalt an NOx im Abgas wiedergibt und deshalb nicht mehr brauchbar ist. Liefert der NOx-Messaufnehmers falsche oder gar keine NOx-Werte, so führt dies zu einer nicht zu duldenden Erhöhung der NOx-Emissionen .
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Diagnose eines im Abgastrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten NOx-Messaufnehmers anzugeben, das es mit einfachen Mitteln erlaubt, einen vergifteten NOx-Messaufnehmers von einem fehlerfreien NOx-Messaufnehmers zu unterscheiden.
Diese Aufgabe wird durch die in dem Anspruch 1 definierte Er- findung gelöst.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der NOx- Messaufnehmers zwei Messzellen aufweist, wobei der ersten Messzelle das zu messende Abgas zugeführt wird und mittels eines ersten Sauerstoffionen-Pumpstromes eine Sauerstoffkon- zentration eingestellt wird, wobei keine Zersetzung von NOx stattfinden soll. Die zweite Messzelle ist mit der ersten Messzelle verbunden und mittels eines zweiten Sauerstoffionen-Pumpstromes wird eine zweite Sauerstoffkonzentration ein- gestellt und beide Messzellen liegen in einem Festkörperelektrolyten. Während des Betriebes der Brennkraftmaschine wird laufend die NOx-Konzentration mittels des NOx- Messaufnehmers gemessen und überprüft, ob vorgegebene Diagnosebedingungen erfüllt sind. Bei Erfülltsein der Bedingungen wird vom Messbetrieb auf einen Diagnosebetrieb umgeschaltet, indem der Sollwert für den Sauerstoffionen-Pumpstrom der ersten Messzelle von einem vorgegebenen ersten Wert auf einen vorgegebenen zweiten Wert derart geändert wird, dass NOx in der ersten Messzelle zerstört wird. Nach Erreichen eines sta- bilen Wertes für die NOx-Konzentration wird dieser Wert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleiches der NOx-Messaufnehmers hinsichtlich seiner Funktionstüchtigkeit bewertet.
Auf diese Weise lässt sich auf einfache Weise ein fehlerfreier von einem vergifteten NOx-Messaufnehmers unterscheiden und somit erhöhte Emissionen von NOx aufgrund fehlerhaftem oder nicht vorhanden NOx Signal sicher vermeiden.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung in einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Die Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine, bei der ein NOx-Messaufnehmer Anwendung findet,
Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch einen NOx- Messaufnehmer mit schematisch dargestellter Schaltung,
Fig. 3 verschiedene Kennlinien eines NOx-Sensors und
Fig.4 ein Diagramm, welches die Verstimmung des Sollwertes des Pumpstromes in der ersten Messzelle in Abhängig- keit der gemessenen NOx-Konzentration zeigt.
Fig. 2 ist ein Schnitt durch einen NOx-Messaufnehmer 1 schematisch dargestellt. Dieser Messaufnehmer 1 wird in der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung als Messaufnehmer 24 zur Be- Stimmung der NOx-Konzentration im Abgastrakt 27 einer Brennkraftmaschine 20 verwendet. Dazu werden die Messwerte des NOx-Messaufnehmers 24 von einer Steuereinheit 23 ausgelesen, die mit dem NOx-Messaufnehmer 24 verbunden ist, und dem Betriebssteuergerät 25 der Brennkraftmaschine 20 zugeführt, das ein Kraftstoffzuführsystem 21 der Brennkraftmaschine 20 so ansteuert, dass ein NOx-reduzierender Katalysator 28, der in diesem Fall stromauf des NOx-Messaufnehmers 24 im Abgastrakt 27 der Brennkraftmaschine 20 liegt, optimales Betriebsverhalten zeigt.
Der Messaufnehmer 24, 1 ist in Fig. 2 detaillierter dargestellt. Der aus einem Festkörperelektrolyten 2, in diesem Fall Zrθ2 bestehende, eine elektrische Heizeinrichtung 13 aufweisende Messaufnehmer 1 nimmt über eine Diffusionsbarrie- re 3 das zu messende Abgas auf, dessen NOx-Konzentration bestimmt werden soll. Das Abgas diffundiert dabei durch die Diffusionsbarriere 3 in eine erste Messzelle 4. Zum Bestimmen des Sauerstoffgehalts in dieser Messzelle 4 wird eine Nernstspannung VO zwischen einer ersten Elektrode 5 und einer Umgebungsluft ausgesetzten Referenzelektrode 11 ge- messen. Dabei ist die Referenzelektrode 11 in einem Luftkanal 12 angeordnet, in den über eine Öffnung 14 Umgebungsluft gelangt .
Mit der Nernstspannung VO als Führungsgröße regelt ein als digitaler Regler CO dienender MikroController über eine
Stellspannung eine spannungsgesteuerte Stromquelle UIO, die einen ersten Sauerstoffionen-Pumpstrom IPO durch den Festkörperelektrolyten 2 des Messaufnehmers 1 zwischen der ersten Elektrode 5 und einer Außenelektrode 6 treibt.
Die so ausgebildete erste Schaltkreisanordnung stellt somit in der ersten Messzelle 4 eine vorbestimmte Sauerstoffkon- zentration ein.
Die zweite Messzelle 8 ist mit der ersten Messzelle 4 über eine weitere Diffusionsbarriere 7 verbunden. Durch diese Diffusionsbarriere 7 diffundiert das in der ersten Messzelle 4 vorhandene Gas in die zweite Messzelle 8. In der zweiten Messzelle 8 wird über eine ähnliche Schaltkreisanordnung eine zweite Sauerstoffkonzentration eingestellt. Dazu wird zwischen einer zweiten Elektrode 9 und der Referenzelektrode 11 eine zweite Nernstspannung abgegriffen. Die Einzelheiten des Nernstspannungsabgriffes werden nachstehend noch erläutert. Mit der zweiten Nernstspannung Vl als Führungsgröße regelt ein digitaler Regler Cl, der beispielsweise in dem für Regler CO verwendeten MikroController verwirklicht werden kann, mittels einer zweiten Stellspannung eine zweite spannungsgesteuerte Stromquelle Uli, die einen zweiten Sauerstoffionen- Pumpstrom IPl aus der zweiten Messzelle 8 hinaustreibt.
Diese zweite Schaltkreisanordnung stellt somit in der zweiten Messzelle 8 eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration ein, die anders ist als die in der ersten Messzelle 4. Diese Sauerstoffkonzentration wird dabei so gewählt, dass NOx von den ablaufenden Vorgängen nicht betroffen ist, insbesondere keine Zersetzung stattfindet.
Das NOx wird nun an der Messelektrode 10, die katalytisch ausgestaltet sein kann, in einem dritten Sauerstoffionen- Pumpstrom IP2 von der Messelektrode 10 zur Außenelektrode 6 hin gepumpt. Da der Restsauerstoffgehalt in der Messzelle 8 ausreichend abgesenkt ist, wird dieser Sauerstoffionen-
Pumpstrom IP2 im Wesentlichen nur von Sauerstoffionen getragen, die aus der Zersetzung von NOx an der Messelektrode 10 stammen. Zum Treiben des Pumpstromes IP2 wird eine dritte Nernstspannung V2 zwischen der Messelektrode 10 und der Refe- renzelektrode 11 abgegriffen. Die Einzelheiten dieses Nernst- spannungsabgriffes werden nachstehend noch erläutert werden. Mit dieser dritten Nernstspannung V2 als Führungsgröße regelt ein Regler C2 über eine dritte Stellspannung eine dritte spannungsgesteuerte Stromquelle UI2, die den Pumpstrom IP2 treibt, der ein Maß für die NOx-Konzentration in der Messzelle 8 und somit im zu messenden Abgas ist.
Diese dritte Schaltungsanordnung treibt somit den Messstrom darstellenden Pumpstrom aus Sauerstoffionen aus der zweiten Messzelle 8 heraus.
Beim Abgriff der Nernstspannungen VO, Vl, V2 werden diese an eine Konditionierschaltung geleitet, die dem jeweiligen A/D- Port des MikroControllers vorgeschaltet ist. Dabei ist für jeden A/D-Port eine Konditionierschaltung vorgesehen. Eine solche Anordnung ist beispielsweise der DE 199 07 947 B4 entnehmbar .
In dem Diagramm gemäß Figur 3 ist auf der Abszisse der tat- sächliche Wert der NOx-Konzentration NOx im Abgas in der Einheit ppm (parts per million) aufgetragen, während auf der Ordinate die Messwerte für die vom NOx-Messaufnehmer erhaltene NOx-Konzentration NOx, ebenfalls in der Einheit ppm aufgetragen sind. Mit dem Bezugszeichen NK ist eine so genannte Nominalkennlinie für den NOx-Messaufnehmer 1,24 eingetragen. Liegen die gemessenen Werte für die NOx-Konzentration inner- halb eines durch die mit strichlinierter Darstellung eingezeichneten Schwellen Sl und S2 festgelegten Toleranzbandes mit dem veränderlichen Abstand T, so ist der NOx- Messaufnehmer als in Ordnung einzustufen. Die Nominalkennlinie für den NOx-Messaufnehmer sowie die Schwellen Sl und S2 sind der Spezifikation des Herstellers des NOx-Messaufnehmers zu entnehmen. Die Kennlinie für einen durch Vergiftungen geschädigten NOx-Messaufnehmer zeigt die Kennlinie VK. Eine Vergiftung des NOx-Messaufnehmers kann beispielsweise durch im Abgas enthaltenes Magnesium oder ähnliche Substanzen her- vorgerufen werden. Eine Vergiftung wirkt sich durch eine Verringerung der Empfindlichkeit des NOx-Messaufnehmer aus, was sich in der gezeigten Darstellung als eine Veränderung der Kennlinie NK in Richtung geringerer Steigung (Kennlinie VK) ausdrückt .
Das Diagramm nach Figur 4 zeigt den Verlauf der gemessenen
Λ
NOx-Konzentration TVOx in Abhängigkeit von dem Pumpstrom IPO in der ersten Messzelle 4 (Figur 2) in der Einheit //A. Mit dem Bezugszeichen AP ist der Arbeitspunkt im fehlerfreien Be- trieb des NOx-Messaufnehmers aufgezeigt, d. h. er müsste bei einem Pumpstrom von beispielsweise -7 μA einen Messwert von llOOppm anzeigen. Tatsächlich liefert er aber nur einen Messwert von 300ppm. Durch Verschieben des Arbeitspunktes nach rechts, d.h. in Richtung höheren Pumpstromes IPl bis zu einem vorgegebenen Wert, hier als Diagnosepunkt DP bezeichnet und mit beispielsweise 15//A eingezeichnet, und anschließendem
Auswerten des dabei auftretenden Offsets, lässt sich eine Aussage über die Funktionstüchtigkeit des NOx-Messaufnehmers treffen. Bei einem vergifteten NOx-Messaufnehmer sinkt das NOx-Signal bis auf den Wert Oppm , d.h. man kann die gesamte Menge an NOx in der ersten Zelle zersetzen (Offset =0) . Bei einem fehlerfreien NOx-Messaufnehmers kann man nicht die ge- samte Menge an NOx zersetzen, sondern es bleibt ein Rest übrig, dessen Betrag abhängig von dem Restsauerstoffgehalt im Abgas abhängt.
Im Diagramm nach Figur 4 sind deshalb jeweils 3 Kennlinien für unterschiedliche Restsauerstoffgehalte (0% , 10% und 20% für einen fehlerfreien NOx-Messaufnehmer (Nominalkennlinien, hier als Standart Std bezeichnet) und für einen vergifteten NOx-Messaufnehmer (Magnesiumvergiftung, Mg) eingetragen. Ein Restsauerstoffgehalt von 0% korreliert mit einer Luftzahl
Lambda = 1, ein Restsauerstoffgehalt von 20% korreliert mit dem Betriebszustand Schubabschaltung, d.h. maximale Sauerstoffkonzentration und ein Restsauerstoffgehalt von 20% korreliert mit einer Luftzahl Lambda ungefähr =2.
Ist der auf diese Weise erhaltene Offset größer als ein vorgegebener, experimentell ermittelter Schwellenwert, so wird der NOx-Messaufnehmer als fehlerfrei eingestuft. Im Falle, dass der Offset gleich Null oder unterhalb des Schwellenwer- tes liegt, kann ein Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher des Betriebssteuergerätes der Brennkraftmaschine erfolgen und/oder dem Fahrer des mit der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeuges akustisch und/oder optisch mitgeteilt werden. Um zu große Emissionen von NOx aufgrund eines vergifte- ten NOx-Messaufnehmers zu verhindern wird die Betriebsstrategie für die Brennkraftmaschine geändert und von dem Magerbetrieb auf einen Betrieb umgeschaltet, der nur geringe NOX E- missionen hervorruft, beispielsweise in den Homogenbetrieb mit einer Luftzahl Lambda=l umgeschaltet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Diagnose eines eine NOx-Konzentration in einem Abgastrakt einer Brennkraftmaschine erfassenden NOx- Messaufnehmers (1,24), der zwei Messzellen (4,8) aufweist, wobei der ersten Messzelle (4) das zu messende Abgas zugeführt wird und mittels eines ersten Sauerstoffionen- Pumpstromes (IPO) eine Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, wobei keine Zersetzung von NOx stattfinden soll, die zweite Messzelle (8) mit der ersten Messzelle (4) verbunden ist und mittels eines zweiten Sauerstoffionen-Pumpstromes (IPl) eine zweite Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, und beide Messzellen in einem Festkörperelektrolyten liegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
- während des Betriebes der Brennkraftmaschine laufend die
Λ
NOx-Konzentration (NOx) mittels des NOx-Messaufnehmers (1,24) gemessen wird, - überprüft wird, ob vorgegebene Diagnosebedingungen erfüllt sind,
- bei Erfülltsein der Bedingungen vom Messbetrieb auf einen Diagnosebetrieb umgeschaltet wird, indem der Sollwert für den Sauerstoffionen-Pumpstrom (IPO) der ersten Messzelle (4) von einem vorgegebenen ersten Wert (AP) auf einen vorgegebenen zweiten Wert (DP) derart geändert wird, dass NOx in der ersten Messzelle (4) zerstört wird,
- nach Erreichen eines stabilen Wertes für die NOx-
Λ
Konzentration (NOx) dieser Wert mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleiches der NOx-Messaufnehmers (1,24) hinsichtlich seiner Funktionstüchtigkeit bewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen fehlerfreien NOx-Messaufnehmer (1,24) erkannt wird, wenn dieser Wert den Schwellenwert überschreitet, andernfalls auf einen vergifteten NOx-Messaufnehmer (1,24) geschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellenwert abhängig von dem Restsauerstoffgehalt im Abgas gewählt ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosebedingungen erfüllt sind, wenn der Messwert für
Λ die NOx-Konzentration (NOx) oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes liegt und die Sauerstoffkonzentration oberhalb eines weiteren Schwellenwertes liegt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosebedingungen erfüllt sind, wenn die Last und die Drehzahl Brennkraftmaschine annähernd konstant sind.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem fehlerhaftem NOx-Messaufnehmer (1,24) vom Magerbetrieb auf Betrieb mit homogenem Gemisch mit einer Luftzahl Lambda =1 umgeschaltet wird.
PCT/EP2007/061282 2006-11-14 2007-10-22 Verfahren zur diagnose eines nox-messaufnehmers WO2008058832A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610053841 DE102006053841A1 (de) 2006-11-14 2006-11-14 Verfahren zur Diagnose eines NOx-Messaufnehmers
DE102006053841.2 2006-11-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2008058832A1 true WO2008058832A1 (de) 2008-05-22

Family

ID=39046759

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2007/061282 WO2008058832A1 (de) 2006-11-14 2007-10-22 Verfahren zur diagnose eines nox-messaufnehmers

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102006053841A1 (de)
WO (1) WO2008058832A1 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8398844B2 (en) 2009-10-30 2013-03-19 Robert Bosch Gmbh Method for diagnosing a NOx readings recorder
US9109527B2 (en) 2009-10-22 2015-08-18 Continental Automotive Gmbh Device and method for diagnosing an exhaust gas sensor
US10203302B2 (en) 2015-08-13 2019-02-12 Carrier Corporation State of health monitoring and restoration of electrochemical sensor

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007035768B4 (de) * 2007-07-27 2014-05-22 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasanlagen einer Verbrennungskraftmaschine angeordneten NOx-Sensors
DE102008038224B3 (de) * 2008-08-18 2010-05-12 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen eines Abgassensors
DE102010063520A1 (de) 2010-12-20 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Sensorvorrichtung zur Diagnose eines Sensorelements
US9528462B2 (en) * 2012-06-15 2016-12-27 GM Global Technology Operations LLC NOx sensor plausibility monitor
DE102019203704B4 (de) * 2019-03-19 2023-10-26 Vitesco Technologies GmbH Verfahren zum Steuern des Betriebs eines mit zwei Messpfaden ausgestatteten Abgassensors einer Brennkraftmaschine zum Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors durch Vergleich der Pumpströme beider Messpfade
DE102021203502A1 (de) * 2021-04-09 2022-10-13 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betrieb eines Brennstoffumsetzungssystems und ein Brennstoffumsetzungssystem zur Durchführung eines derartigen Verfahrens

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001023729A2 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur funktionsüberwachung und/oder regenerierung einer gassonde
US6290829B1 (en) * 1997-07-14 2001-09-18 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6290829B1 (en) * 1997-07-14 2001-09-18 Ngk Insulators, Ltd. Gas sensor
WO2001023729A2 (de) * 1999-09-30 2001-04-05 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur funktionsüberwachung und/oder regenerierung einer gassonde

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9109527B2 (en) 2009-10-22 2015-08-18 Continental Automotive Gmbh Device and method for diagnosing an exhaust gas sensor
US8398844B2 (en) 2009-10-30 2013-03-19 Robert Bosch Gmbh Method for diagnosing a NOx readings recorder
US10203302B2 (en) 2015-08-13 2019-02-12 Carrier Corporation State of health monitoring and restoration of electrochemical sensor

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006053841A1 (de) 2008-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2008058832A1 (de) Verfahren zur diagnose eines nox-messaufnehmers
DE102017204029B4 (de) Verfahren zum Diagnostizieren einer Schädigung eines Katalysators und Katalysatorschädigungs-Diagnosesystem
DE102017204007B4 (de) Verfahren zum Diagnostizieren einer Schädigung eines Katalysators und Katalysatorschädigungs-Diagnosesystem
DE102017200145B4 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage, insbesondere eines NOx-Speicher-Katalysators sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage und Fahrzeug
WO2010020641A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum überprüfen eines abgassensors
DE102008024177B3 (de) Verfahren, Vorrichtung und System zur Diagnose eines NOx-Sensors für eine Brennkraftmaschine
EP3092480B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur diagnose der messfähigkeit einer abgas-sonde
DE19844082C1 (de) Verfahren zum Regenerieren eines NOx-Speicherkatalysators
DE102016206991A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines Stickoxidsensors in einer Brennkraftmaschine
WO2015104102A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur überwachung der fettgas-messfähigkeit einer abgas-sonde
DE102009055082A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Schadstoff-Konvertierungsfähigkeit in einem Abgasnachbehandlungssystem
DE102004038731A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102009046232A1 (de) Verfahren zur Diagnose eines NOx-Messwertaufnehmers
DE102019006115B4 (de) Verfahren zur diagnose eines katalysatorabbaus und system zur diagnose eines katalysatorabbaus
DE102016200155A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE102016200158A1 (de) Verfahren zur Überwachung einer Abgasnachbehandlungsanlage eines Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung für eine Abgasnachbehandlungsanlage
DE112018002709T5 (de) Gassensor-steuervorrichtung
EP1944481B1 (de) Vorrichtung zur Abschätzung des Beladungszustandes eines NOx-Speicherkatalysators
DE102020004757B4 (de) Betriebssteuerverfahren für einen fahrzeugmotor und fahrzeugsystem
DE102014202035A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Stickoxid-Speicher-Katalysators
DE102018104258B4 (de) Technik zur Kraftstoffbestimmung
DE102016210143A1 (de) Verfahren zur Ermittlung eines Alterungszustands eines NOx-Speicherkatalysators einer Abgasnachbehandlungsanlage eines für einen Magerbetrieb ausgelegten Verbrennungsmotors sowie Steuerungseinrichtung
DE102018130459A1 (de) Abgasreinigungssystem und steuerverfahren hierfür
DE112018004639T5 (de) Gassensorsteuervorrichtung
DE19859580C2 (de) Verfahren zum Betreiben eines Abgas-Messaufnehmers im Abgassystem einer Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 07821646

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 07821646

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1