WO2009040293A1 - Verfahren und vorrichtung zum bestimmen einer dynamischen eigenschaft eines abgassensors - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for determining a dynamic characteristic of an exhaust gas sensor and for monitoring the operability of the exhaust gas sensor in an exhaust stream.
  • catalysts and particulate filters include, among others, lambda sensors or lambda sensors, NO x sensors, NH 3 sensors, HC sensors and particle sensors for detecting the content of oxygen, nitrogen oxides, unburned hydrocarbons or particles in the exhaust gas flow.
  • the dynamic characteristics of an exhaust gas sensor i. H. its ability to map rapid changes in exhaust gas sensor quality into a corresponding sensor signal are significant for several reasons.
  • precise regulation of the exhaust gas quality is possible only with a corresponding dynamic behavior of the exhaust gas sensor, in particular during load changes or under other non-stationary conditions.
  • a high dynamics of the exhaust gas sensor may be required to monitor the operability of a catalytic converter, a particulate filter, or another exhaust gas treatment device.
  • one or more rapid changes in the air-fuel ratio of an upstream internal combustion engine can be used to diagnose the functionality or effect of a catalyst.
  • the one or more rapid changes produce behind the catalyst a more or less varying varying exhaust gas quality, which ordered lambda sensor is detected.
  • the manifestation of the variation of the exhaust gas quality after the catalyst with a predetermined variation of the air-fuel ratio is a measure of its aging state.
  • the dynamic behavior of a lambda sensor can be monitored by the artificially generated rapid variations in the exhaust gas quality detected by the degas sensor and by detecting the dynamics of the response of the exhaust gas sensor.
  • this monitoring is limited to operating states in which the exhaust gas sensor has a minimum temperature required for its operation. For example, after a cold start of an internal combustion engine, it is therefore not possible to monitor the functionality of a lambda sensor in its exhaust gas system. Above this minimum temperature, the dynamics of the response of the exhaust gas sensor is highly dependent on its temperature.
  • the present invention is based on the idea of a dynamic characteristic of an exhaust gas sensor at a known temperature to capture and correct for temperature.
  • a temperature of the exhaust gas sensor and a dynamic value that characterizes the dynamics of the response of the exhaust gas sensor to a variation of a quality of an exhaust gas detected by the exhaust gas sensor may be detected.
  • a detected temperature dependent correction function is applied to the acquired dynamic value to obtain a corrected dynamic value that characterizes the dynamic characteristic of the exhaust gas sensor.
  • Lambda sensors and other sensors are often only usable above a sensor-specific and physical minimum temperature. Above this minimum temperature, the dynamics of the response of an exhaust gas sensor is a function of the temperature of the sensor. Within the operating temperature range of a typical lambda sensor, its dynamics may vary by a factor of four or five depending on its temperature.
  • An advantage of the present invention is that the correction of the dynamic value as a function of the temperature of the exhaust gas sensor greatly reduces the large dispersion of the uncorrected dynamic values.
  • the dynamics of the exhaust gas sensor can be detected in a wide temperature range and simultaneously with high precision and low dispersion, respectively. The detection of the dynamics of the response of an exhaust gas sensor and subsequently a diagnosis based thereon of the exhaust gas sensor are thereby much more accurate and robust.
  • the temperature of the exhaust gas sensor can be measured directly, for example by measuring the resistance of a heater of the exhaust gas sensor, by reading a temperature sensor on the exhaust gas sensor or by analyzing temperature-dependent properties of its output signal. Alternatively, the temperature of the exhaust gas sensor may be determined from other known parameters that characterize an operating state of the exhaust gas source.
  • the exhaust gas sensor can be, for example, a lambda sensor, a NO x sensor for detecting a nitrogen oxide concentration, an NH 3 sensor for detecting a ner ammonia concentration, an HC sensor for detecting a concentration of unburned hydrocarbons or a particle sensor for detecting a particle concentration.
  • the variation of the quality detected by the exhaust gas sensor can be generated, for example, during a load change or in another non-stationary operating phase or solely for the purpose of detecting the dynamic value.
  • the quality of the exhaust stream may be, for example, a function of the ratio between air and fuel supplied to an internal combustion engine, or a function of the injection point (s) or the amount of injected fuel of an internal combustion engine.
  • the method described may be part of a method for monitoring the operability of an exhaust gas sensor.
  • the corrected dynamic value is evaluated on the basis of at least one predetermined criterion, and the functionality of the exhaust gas sensor is determined as a function of the evaluation of the corrected dynamic value.
  • the predetermined criterion includes, for example, one or more thresholds, by means of which or a functionality can be affirmed or denied, or even a limited functionality can be determined.
  • An apparatus for monitoring the operability of an exhaust gas sensor may include such a program in the form of software or firmware, or otherwise configured to carry out any of the methods described above.
  • a device may be a controller for an internal combustion engine and may include a first device for detecting the temperature of the exhaust gas sensor, a signal input for receiving a sensor signal, a second device and a third device. The second device is designed to determine the dynamic value, the third device is designed to be a applied from the detected temperature correction function to the detected dynamic value.
  • Figure 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with a controller
  • FIG. 2 shows a schematic flowchart of a method for monitoring the functionality of an exhaust gas sensor.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine 10 with a controller 30.
  • An exhaust system 12 receives an exhaust gas flow 13 generated by the internal combustion engine 10.
  • a first exhaust gas sensor 14, an exhaust gas treatment device 16 and a second exhaust gas sensor 18 are arranged one after the other in the flow direction of the exhaust gas flow 13.
  • the exhaust gas treatment device 16 is, for example, a catalytic converter or a particle filter.
  • the first exhaust gas sensor 14 and the second exhaust gas sensor 18 may each be a lambda sensor or a lambda sensor, an NO x sensor, an NH 3 sensor, an HC sensor or a particle sensor.
  • exhaust gas train 12 In or on the exhaust line 12, instead of two exhaust gas sensors 14, 18, only one exhaust gas sensor 14, 18 or a larger number of exhaust gas sensors may be arranged. Furthermore, instead of an exhaust gas treatment device 16, no exhaust gas treatment device or a plurality of exhaust gas treatment devices can be arranged in the exhaust gas train 12.
  • the controller 30 includes a first signal input 31 coupled to the first exhaust gas sensor 14, a second signal input 32 coupled to the second exhaust gas sensor 18, a third signal input 33 coupled to the first exhaust gas sensor 14, and a second signal input 33 fourth signal input 34 coupled to the second exhaust gas sensor 18. Furthermore, the controller 30 includes a control output 36, which is connected to the Internal combustion engine 10 is coupled, a diagnostic output 38 and an error output 39. The controller 30 is configured to control the internal combustion engine 10 via the control output 36, for example ignition times, injection times, injection quantities, injection pressure or valve opening times. Furthermore, the controller 30 in FIG. 1 can have signal inputs (not shown) for receiving signals which characterize operating states of the internal combustion engine 10 or represent desired values.
  • the controller 30 includes a first means 41 for detecting the temperature of the first exhaust gas sensor 14 and for detecting the temperature of the second exhaust gas sensor 18.
  • the first means 41 via the third input 33 of the controller 30 is coupled to the first exhaust gas sensor 14 and via the fourth input 34 of the controller 30 is coupled to the second exhaust gas sensor 18.
  • the first device 41 detects, for example directly or indirectly, a temperature-dependent electrical resistance of a heater of the first exhaust gas sensor 14 and of the second exhaust gas sensor 18.
  • the first device 41 can simultaneously for heating the first exhaust gas sensor 14 to a first predetermined temperature and / or for heating the second Exhaust gas sensor 18 may be formed to a second predetermined temperature.
  • the controller 30 further comprises a second means 42 for determining a first dynamic value, which characterizes the dynamics of the response of the first exhaust gas sensor 14 to a variation of a quality of the exhaust gas flow 13 detected by the first exhaust gas sensor 14.
  • the second device 42 is designed to provide a second dynamic value that characterizes the dynamics of the response of the second exhaust gas sensor 18 to a variation of a quality of the exhaust gas flow 13 detected by the exhaust gas sensor 18.
  • the dynamic values detected by the second device are, for example, time derivatives of the corresponding sensor signals generated in an analogous manner or calculated digitally or tuned strokes required durations or in predetermined periods observed signal strokes.
  • the controller 30 further includes third means 43 coupled to the first means 41 and the second means 42.
  • the third device 43 receives from the first device 41 one or more signals representing the temperatures of the exhaust gas sensors 14, 18 and from the second device 42 one or more signals representing the dynamic values determined by the second device 42.
  • the third device 43 is designed to apply to the first dynamic value a first predetermined correction function dependent on the temperature of the first exhaust gas sensor 14 in order to obtain a corrected first dynamic value.
  • the corrected first dynamic value characterizes the dynamic property of the first exhaust gas sensor 14.
  • the third device 43 is designed to apply a second predetermined correction function dependent on the temperature of the second exhaust gas sensor 18 to the second dynamic value determined by the second device 42 To obtain dynamic value.
  • the second corrected dynamic value characterizes the dynamic characteristic of the second exhaust gas sensor 18.
  • the third device 43 is designed to evaluate the corrected dynamic values on the basis of predetermined criteria and to determine the functionality of the exhaust gas sensors 14, 18 as a function of this evaluation.
  • the predetermined criteria are, for example, threshold values or mapping functions which map the dynamic values to functional parameters.
  • These functionality parameters can represent the functionality of the exhaust gas sensors 14, 18, for example, in binary form or as fractions of 1 or as a remaining life expectancy of the respective exhaust gas sensor 14, 18.
  • the third device 43 is coupled to an error memory 44 and the error output 39 of the controller 30. If the Third means 43 detects a malfunction of an exhaust gas sensor 14, 18, this can be stored in the error memory 44 in a suitable manner. The error memory 44 can be read out via the diagnostic output 38.
  • An error display device 50 for example a multi-function display in the instrument panel of a motor vehicle, is coupled to the error output 39 of the controller 30. If the third device 43 detects a malfunction of an exhaust gas sensor 14, 18, a corresponding message can be output to a user of the internal combustion engine 10 via the error output 39 and the error display device 50. Alternatively, for example, the remaining life of an exhaust gas sensor 14, 18 is indicated by the fault indicator 50.
  • both the first means 41 and the second means 42 and the third means 43 may be realized by a single microprocessor and its functions by a program executed by the microprocessor.
  • the controller 30 may further comprise other devices and perform other functions, such as control and / or monitoring of the internal combustion engine 10.
  • another source of exhaust instead Internal combustion engine 10 are present.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a flow chart of a method for monitoring the functionality of an exhaust gas sensor.
  • This method may be implemented, for example, by a program (software, firmware, etc.) whose instructions control the execution of steps of the method.
  • This program can be configured, for example, by the controller 30 shown above with reference to FIG. be led.
  • the method described below may also be implemented in and by other systems, reference numerals from FIG. 1 are used by way of example for ease of understanding.
  • a predetermined variation of a quality of an exhaust gas flow 13 detected by an exhaust gas sensor 14, 18 is generated. This may be produced, for example, by varying a ratio between air and fuel supplied to an internal combustion engine 10 or by other of the above-mentioned measures. The variation can be unique or aperiodic (for example, only a short deflection) or periodic or quasi-periodic.
  • a temperature of the exhaust gas sensor is detected. This can be done by a direct or indirect measurement. Alternatively, the temperature is calculated from other known ambient and operating conditions.
  • a dynamic value is detected that characterizes the dynamics of the response of the exhaust gas sensor 14, 18 to the predetermined variation of the quality of the exhaust gas flow 13 detected by the exhaust gas sensor.
  • the dynamic value may be, for example, a time derivative of an output signal of the exhaust gas sensor 14, 18, a time period required for a predetermined signal stroke, or a signal swing occurring in a predetermined period of time.
  • a correction function which is dependent on the temperature of the exhaust gas sensor 14, 18 detected in the second step 92 is applied to the detected dynamic value in order to obtain a corrected dynamic value which characterizes the dynamic property of the exhaust gas sensor 14, 18.
  • the application of the correction function can be, for example, the multiplication of the dynamic value with a temperature-dependent factor or the transformation by means of a characteristic field.
  • the first step 91 is optional, since the variation is also determined by external Influences, for example, by a load change of the internal combustion engine 10, can be generated.
  • the dynamic property determination method may be part of a method of monitoring the performance of the exhaust gas sensor 14, 18.
  • the corrected dynamic value is evaluated on the basis of at least one predetermined criterion.
  • the functionality of the exhaust gas sensor 14, 18 is determined in a sixth step 96 as a function of the evaluation of the corrected dynamic value.
  • the fourth step 94 and the fifth step 95 are replaced by a step not shown in FIG.
  • the detected and uncorrected dynamic value is evaluated on the basis of at least one predetermined and temperature-dependent criterion. For example, the detected dynamic value is compared with a temperature-dependent threshold value stored in a reference characteristic field.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft eines Abgassensors in einem Abgasstrom wird eine Temperatur des Abgassensors erfasst (92). Ferner wird ein Dynamikwert, der die Dynamik des Ansprechens des Abgassensors auf eine Änderung des Abgasstroms charakterisiert erfasst (93). Auf den erfassten Dynamikwert wird eine von der erfassten Temperaturabhängige Korrekturfunktion angewendet (94), um einen korrigierten Dynamikwert zu erhalten, der die dynamische Eigenschaft des Abgassensors charakterisiert.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft eines Abgassensors
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft eines Abgassensors und zum Überwachen der Funktionsfähigkeit des Abgassensors in einem Abgasstrom.
Zur zuverlässigen Einhaltung einer gesetzlich geforderten Abgasqualität einer Brennkraftmaschine oder einer anderen Ab- gasquelle ist die Diagnose von Komponenten erforderlich, die die Abgasqualität beeinflussen. Zu diesen zählen neben Kata- lysatoren und Partikelfiltern unter Anderem auch Lambdasonden bzw. Lambdasensoren, NOx-Sensoren, NH3-Sensoren, HC-Sensoren und Partikelsensoren zur Erfassung des Gehalts von Sauerstoff, Stickoxiden, unverbrannten Kohlenwasserstoffen bzw. Partikeln im Abgasstrom.
Die dynamischen Eigenschaften eines Abgassensors, d. h. seine Fähigkeit, schnelle Änderungen einer durch den Abgassensor erfassten Qualität des Abgases in ein entsprechendes Sensorsignal abzubilden, sind aus mehreren Gründen bedeutsam. Zum einen ist eine genaue Regelung der Abgasqualität insbesondere bei Lastwechseln oder unter anderen nicht stationären Bedingungen nur bei einem entsprechenden dynamischen Verhalten des Abgassensors möglich. Zum anderen kann eine hohe Dynamik des Abgassensors erforderlich sein, um die Funktionsfähigkeit ei- nes Katalysators, eines Partikelfilters, oder einer anderen Abgasbehandlungseinrichtung zu überwachen.
Beispielsweise können zur Diagnose der Funktionsfähigkeit bzw. Wirkung eines Katalysators einer oder mehrere schnelle Wechsel im Luft-Kraftstoff-Verhältnis einer vorgeschalteten Brennkraftmaschine verwendet werden. Der oder die schnellen Wechsel erzeugen hinter dem Katalysator eine mehr oder weniger starke variierende Abgasqualität, die von einem dort an- geordneten Lambdasensor erfasst wird. Die Ausprägung der Variation der Abgasqualität nach dem Katalysator bei einer vorbestimmten Variation des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist ein Maß für dessen Alterungszustand.
Aus diesen Gründen ist auch eine Diagnose bzw. Überwachung der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde und insbesondere ihrer Dynamik technisch erforderlich und teilweise sogar gesetzlich vorgeschrieben.
Das dynamische Verhalten eines Lambdasensors kann durch die künstlich erzeugten schnellen Variationen der von dem Abbgas- sensor erfassten Abgasqualität und Erfassen der Dynamik des Ansprechens des Abgassensors überwacht werden. Diese Überwa- chung ist jedoch beschränkt auf Betriebszustände, bei denen der Abgassensor eine für dessen Betrieb erforderliche Mindesttemperatur aufweist. Beispielsweise nach einem Kaltstart einer Brennkraftmaschine ist deshalb eine Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Lambdasensors in deren Abgasstrang nicht möglich. Über dieser Mindesttemperatur ist die Dynamik des Ansprechens des Abgassensors stark von dessen Temperatur abhängig.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb dar- in, verbesserte Verfahren zum Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft eines Abgassensors und zum Überwachen der Funktionsfähigkeit des Abgassensors und ein entsprechendes Ablaufprogramm sowie eine verbesserte Vorrichtung zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüchen gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Vorliegende Erfindung beruht auf der Idee, eine dynamische Eigenschaft eines Abgassensors bei einer bekannten Temperatur zu erfassen und temperaturabhängig zu korrigieren. Insbesondere können eine Temperatur des Abgassensors und ein Dynamikwert, der die Dynamik des Ansprechens des Abgassensors auf eine Variation einer von dem Abgassensor erfassten Qualität eines Abgases charakterisiert, erfasst werden. Auf den erfassten Dynamikwert wird eine von der erfassten Temperatur abhängige Korrekturfunktion angewendet, um einen korrigierten Dynamikwert zu erhalten, der die dynamische Eigenschaft des Abgassensors charakterisiert.
Lambdasensoren und andere Sensoren sind oft erst oberhalb einer für den Sensor spezifischen und physikalisch bedingten Mindesttemperatur verwendbar. Über dieser Mindesttemperatur ist die Dynamik des Ansprechens eines Abgassensors eine Funk- tion der Temperatur des Sensors. Innerhalb des Betriebstemperaturbereichs eines typischen Lambdasensors kann seine Dynamik in Abhängigkeit von seiner Temperatur um einen Faktor vier oder fünf variieren. Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass durch die Korrektur des Dynamikwerts in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgassensors die große Streuung der unkorrigierten Dynamikwerte stark reduziert wird. Gemäß der Erfindung kann die Dynamik des Abgassensors in einem breiten Temperaturbereich und gleichzeitig mit einer hohen Präzision bzw. einer niedrigen Streuung erfasst werden. Die Erfassung der Dynamik des Ansprechens eines Abgassensors und in der Folge auch eine darauf basierende Diagnose des Abgassensors werden dadurch wesentlich genauer und robuster.
Die Temperatur des Abgassensors kann direkt gemessen werden, beispielsweise durch eine Messung des Widerstands einer Heizeinrichtung des Abgassensors, durch Auslesen eines Temperatursensors an dem Abgassensor oder durch Analyse von temperaturabhängigen Eigenschaften von dessen Ausgangsignal. Alternativ kann die Temperatur des Abgassensors aus anderen be- kannten Parametern, die einen Betriebszustand der Abgasquelle charakterisieren, bestimmt werden. Der Abgassensor kann beispielsweise ein Lambdasensor, ein NOx-Sensor zum Erfassen einer Stickoxid-Konzentration, ein NH3-Sensor zum Erfassen ei- ner Ammoniak-Konzentration, ein HC-Sensor zum Erfassen einer Konzentration von unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder ein Partikelsensor zum Erfassen einer Partikelkonzentration sein. Die Variation der von dem Abgassensor erfassten Qualität kann beispielsweise bei einem Lastwechsel oder in einer anderen nicht stationären Betriebsphase oder ausschließlich zum Zweck des Erfassens des Dynamikwerts erzeugt werden. Die Qualität des Abgasstroms kann beispielsweise eine Funktion des Verhältnisses zwischen Luft und Kraftstoff, die einer Brenn- kraftmaschine zugeführt werden, oder eine Funktion des oder der Einspritzeitpunkte oder der Menge des eingespritzten Kraftstoffs einer Brennkraftmaschine sein.
Das beschriebene Verfahren kann Teil eines Verfahrens zum Ü- berwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors sein. In diesem Fall wird beispielsweise der korrigierte Dynamikwert anhand zumindest eines vorbestimmten Kriteriums bewertet und die Funktionsfähigkeit des Abgassensors in Abhängigkeit von der Bewertung des korrigierten Dynamikwerts festgestellt. Das vorbestimmte Kriterium umfasst beispielsweise einen oder mehrere Schwellenwerte, anhand dessen oder derer eine Funktionsfähigkeit bejaht oder verneint oder auch eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit festgestellt werden kann.
Die oben beschriebenen Verfahren und ihre Varianten können beispielsweise durch ein Programm in Form von Software oder Firmware mit Anweisungen zum Ausführen der Verfahrensschritte implementiert sein. Eine Vorrichtung zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors kann ein solches Programm in Form von Software oder Firmware umfassen oder auf andere Weise ausgebildet sein, um eines der oben beschriebenen Verfahren auszuführen. Eine solche Vorrichtung kann eine Steuerung für eine Brennkraftmaschine sein und kann eine erste Einrichtung zum Erfassen der Temperatur des Abgassensors, ei- nen Signaleingang zum Empfangen eines Sensorsignals, eine zweite Einrichtung und eine dritte Einrichtung umfassen. Die zweite Einrichtung ist ausgebildet, um den Dynamikwert zu bestimmen, die dritte Einrichtung ist ausgebildet, um eine von der erfassten Temperatur abhängige Korrekturfunktion auf den erfassten Dynamikwert anzuwenden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nach- folgend mit Bezug auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Steuerung; und
Figur 2 ein schematisches Flussdiagramms eines Verfahrens zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Brennkraft- maschine 10 mit einer Steuerung 30. Ein Abgasstrang 12 nimmt einen von der Brennkraftmaschine 10 erzeugten Abgasstrom 13 auf. In bzw. an dem Abgasstrang 12 sind in Strömungsrichtung des Abgasstroms 13 nacheinander ein erster Abgassensor 14, eine Abgasbehandlungseinrichtung 16 und ein zweiter Abgassen- sor 18 angeordnet. Die Abgasbehandlungseinrichtung 16 ist beispielsweise ein Katalysator oder ein Partikelfilter. Der erste Abgassensor 14 und der zweite Abgassensor 18 können jeweils eine Lambdasonde bzw. ein Lambdasensor, ein NOx-Sensor, ein NH3-Sensor, ein HC-Sensor oder ein Partikelsensor sein. Im bzw. am Abgasstrang 12 können anstelle zweier Abgassensoren 14, 18 auch nur ein Abgassensor 14, 18 oder eine größere Anzahl von Abgassensoren angeordnet sein. Ferner können im Abgasstrang 12 anstelle einer Abgasbehandlungseinrichtung 16 keine Abgasbehandlungseinrichtung oder mehrere Abgasbehand- lungseinrichtungen angeordnet sein.
Die Steuerung 30 umfasst einen ersten Signaleingang 31, der mit dem ersten Abgassensor 14 gekoppelt ist, einen zweiten Signaleingang 32, der mit dem zweiten Abgassensor 18 gekop- pelt ist, einen dritten Signaleingang 33, der mit dem ersten Abgassensor 14 gekoppelt ist, und eine vierten Signaleingang 34, der mit dem zweiten Abgassensor 18 gekoppelt ist. Ferner umfasst die Steuerung 30 einen Steuerausgang 36, der mit der Brennkraftmaschine 10 gekoppelt ist, einen Diagnoseausgang 38 und einen Fehlerausgang 39. Die Steuerung 30 ist ausgebildet, um über den Steuerausgang 36 die Brennkraftmaschine 10 zu steuern, beispielsweise Zündzeitpunkte, Einspritzzeitpunkte, Einspritzmengen, Einspritzdruck oder Ventilöffnungszeiten. Ferner kann die Steuerung 30 in Figur 1 nicht dargestellte Signaleingänge zum Empfangen von Signalen aufweisen, die Be- triebszustände der Brennkraftmaschine 10 charakterisieren o- der Sollwerte darstellen.
Die Steuerung 30 umfasst eine erste Einrichtung 41 zum Erfassen der Temperatur des ersten Abgassensors 14 und zum Erfassen der Temperatur des zweiten Abgassensors 18. Zu diesem Zweck ist die erste Einrichtung 41 über den dritten Eingang 33 der Steuerung 30 mit dem ersten Abgassensor 14 gekoppelt und über den vierten Eingang 34 der Steuerung 30 mit dem zweiten Abgassensor 18 gekoppelt. Die erste Einrichtung 41 erfasst beispielsweise direkt oder indirekt einen temperaturabhängigen elektrischen Widerstand einer Heizeinrichtung des ersten Abgassensors 14 bzw. des zweiten Abgassensors 18. Die erste Einrichtung 41 kann gleichzeitig zum Heizen des ersten Abgassensors 14 auf eine erste vorbestimmte Temperatur und/oder zum Heizen des zweiten Abgassensors 18 auf eine zweite vorbestimmte Temperatur ausgebildet sein.
Die Steuerung 30 umfasst ferner eine zweite Einrichtung 42 zum Bestimmen eines ersten Dynamikwerts, der die Dynamik des Ansprechens des ersten Abgassensors 14 auf eine Variation einer von dem ersten Abgassensor 14 erfassten Qualität des Ab- gasstroms 13 charakterisiert. Ferner ist die zweite Einrichtung 42 ausgebildet, um einen zweiten Dynamikwert, der die Dynamik des Ansprechens des zweiten Abgassensors 18 auf eine Variation einer von dem Abgassensor 18 erfassten Qualität des Abgasstroms 13 charakterisiert. Die von der zweiten Einrich- tung erfassten Dynamikwerte sind beispielsweise auf analoge Weise erzeugte oder auf digitale Weise berechnete zeitliche Ableitungen der entsprechenden Sensorsignale oder für vorbe- stimmte Signalhübe erforderliche Zeitdauern oder in vorbestimmten Zeitdauern beobachtete Signalhübe.
Die Steuerung 30 umfasst ferner eine dritte Einrichtung 43, die mit der ersten Einrichtung 41 und der zweiten Einrichtung 42 gekoppelt ist. Die dritte Einrichtung 43 empfängt von der ersten Einrichtung 41 eines oder mehrere Signale, die die Temperaturen der Abgassensoren 14, 18 darstellen, und von der zweiten Einrichtung 42 eines oder mehrere Signale, welche die von der zweiten Einrichtung 42 bestimmten Dynamikwerte darstellen. Die dritte Einrichtung 43 ist ausgebildet, um auf den ersten Dynamikwert eine von der Temperatur des ersten Abgassensors 14 abhängige erste vorbestimmte Korrekturfunktion anzuwenden, um einen korrigierten ersten Dynamikwert zu er- halten. Der korrigierte erste Dynamikwert charakterisiert die dynamische Eigenschaft des ersten Abgassensors 14. Ferner ist die dritte Einrichtung 43 ausgebildet, um auf den von der zweiten Einrichtung 42 bestimmten zweiten Dynamikwert eine von der Temperatur des zweiten Abgassensors 18 abhängige zweite vorbestimmte Korrekturfunktion anzuwenden, um einen zweiten korrigierten Dynamikwert zu erhalten. Der zweite korrigierte Dynamikwert charakterisiert die dynamische Eigenschaft des zweiten Abgassensors 18.
Ferner ist die dritte Einrichtung 43 ausgebildet, um die korrigierten Dynamikwerte anhand vorbestimmter Kriterien zu bewerten und abhängig von dieser Bewertung die Funktionsfähigkeit der Abgassensoren 14, 18 festzustellen. Die vorbestimmten Kriterien sind beispielsweise Schwellenwerte oder Abbil- dungsfunktionen, die die Dynamikwerte auf Funktionsfähig- keitsparameter abbilden. Diese Funktionsfähigkeitsparameter können die Funktionsfähigkeit der Abgassensoren 14, 18 beispielsweise binär oder als Bruchteile von 1 oder als eine verbleibende Lebenserwartung des jeweiligen Abgassensors 14, 18 darstellen.
Die dritte Einrichtung 43 ist mit einem Fehlerspeicher 44 und dem Fehlerausgang 39 der Steuerung 30 gekoppelt. Wenn die dritte Einrichtung 43 eine Fehlfunktion eines Abgassensors 14, 18 feststellt, kann diese in dem Fehlerspeicher 44 in geeigneter Weise abgelegt werden. Der Fehlerspeicher 44 kann über den Diagnoseausgang 38 ausgelesen werden.
Eine Fehleranzeigeeinrichtung 50, beispielsweise eine Multi- funktionsanzeige in der Instrumententafel eines Kraftfahrzeugs, ist mit dem Fehlerausgang 39 der Steuerung 30 gekoppelt. Wenn die dritte Einrichtung 43 eine Fehlfunktion eines Abgassensors 14, 18 feststellt, kann über den Fehlerausgang 39 und die Fehleranzeigeeinrichtung 50 eine entsprechende Meldung an einen Benutzer der Brennkraftmaschine 10 ausgegeben werden. Alternativ wird beispielsweise die verbleibende Lebensdauer eines Abgassensors 14, 18 durch die Fehleranzei- geeinrichtung 50 angezeigt.
Abweichend von der obigen Darstellung anhand der Figur 1 können die beschriebenen Funktionen der Steuerung 30 auch auf andere Weise implementiert oder in anderen Einrichtungen zu- sammengefasst sein. Insbesondere können sowohl die erste Einrichtung 41 als auch die zweite Einrichtung 42 und die dritte Einrichtung 43 durch einen einzigen Mikroprozessor und deren Funktionen durch einen von dem Mikroprozessor abgearbeitetes Programm realisiert sein. Abweichend von der obigen Darstel- lung anhand Figur 1 kann die Steuerung 30 ferner weitere Einrichtungen umfassen und weitere Funktionen ausführen, beispielsweise eine Steuerung und/oder Überwachung der Brennkraftmaschine 10. Ferner kann abweichend von der obigen Darstellung anhand der Figur 1 eine andere Abgasquelle anstelle der Brennkraftmaschine 10 vorliegen.
Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Flussdiagramms eines Verfahrens zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors. Dieses Verfahren kann beispielsweise durch ein Programm (Software, Firmware, etc.) implementiert sein, dessen Anweisungen die Ausführung von Schritten des Verfahrens steuern. Dieses Programm kann beispielsweise durch die oben anhand der Figur 1 dargestellte Steuerung 30 ausge- führt werden. Obwohl das nachfolgend beschriebene Verfahren auch in und durch andere Systeme ausgeführt werden kann, werden zur Vereinfachung des Verständnisses nachfolgend Bezugszeichen aus Figur 1 beispielhaft verwendet.
In einem ersten Schritt 91 wird eine vorbestimmte Variation einer von einem Abgassensor 14, 18 erfassten Qualität eines Abgasstroms 13 erzeugt. Dies kann beispielsweise durch eine Variation eines Verhältnisses zwischen Luft und Kraftstoff, die einer Brennkraftmaschine 10 zugeführt werden, oder durch andere der oben erwähnten Maßnahmen erzeugt werden. Die Variation kann einmalig bzw. aperiodisch (beipielsweise nur eine kurze Auslenkung) oder periodisch oder quasiperiodisch sein. In einem zweiten Schritt 92 wird eine Temperatur des Abgas- sensors erfasst. Dies kann durch eine direkte oder indirekte Messung erfolgen. Alternativ wird die Temperatur aus anderen bekannten Umgebungs- und Betriebsbedingungen berechnet.
In einem dritten Schritt 93 wird ein Dynamikwert erfasst, der die Dynamik des Ansprechens des Abgassensors 14, 18 auf die vorbestimmte Variation der von dem Abgassensor erfassten Qualität des Abgasstroms 13 charakterisiert. Der Dynamikwert kann beispielsweise eine zeitlichen Ableitung eines Ausgangssignals des Abgassensors 14, 18, eine für einen vorbestimmten Signalhub erforderlichen Zeitdauer oder ein in einer vorbestimmten Zeitdauer auftretenden Signalhub sein.
In einem vierten Schritt 94 wird eine von der im zweiten Schritt 92 erfassten Temperatur des Abgassensors 14, 18 ab- hängige Korrekturfunktion auf den erfassten Dynamikwert angewendet, um einen korrigierten Dynamikwert zu erhalten, der die dynamische Eigenschaft des Abgassensors 14, 18 charakterisiert. Die Anwendung der Korrekturfunktion kann beispielsweise die Multiplikation des Dynamikwerts mit einem tempera- turabhängigen Faktor oder die Umformung mittels eines Kennfeldes sein. Der zweite Schritt 92, der dritte Schritt 93 und der vierte Schritt 94 bilden zusammen mit dem ersten Schritt 91 ein Verfahren zum Bestimmen der dynamischen Eigenschaft des Abgassensors 14, 18. In diesem Verfahren ist der erste Schritt 91 optional, da die Variation auch durch äußere Einflüsse, beispielsweise durch einen Lastwechsel der Brennkraftmaschine 10, erzeugt werden kann. Das Verfahren zum Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft kann Teil eines Verfahrens zum Überwachen der Funktionsfähigkeit des Abgassensors 14, 18 sein. In diesem Fall wird in einem fünften Schritt 95 der korrigierte Dynamikwert anhand zumindest eines vorbestimmten Kriteriums bewertet. Anschließend wird die Funktionsfähigkeit des Abgassensors 14, 18 in einem sechsten Schritt 96 in Abhängigkeit von der Bewertung des korrigierten Dynamikwerts festgestellt.
Bei einer Variante des oben dargestellten Verfahrens zum Ü- berwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors werden der vierte Schritt 94 und der fünfte Schritt 95 ersetzt durch einen in Figur 2 nicht dargestellten Schritt. In diesem wird der erfasste und unkorrigierte Dynamikwert anhand zumindest eines vorbestimmten und von der erfassten Temperatur abhängigen Kriteriums bewertet. Beispielsweise wird der erfasste Dynamikwert mit einem in einem Referenzkennfeld abgelegten tem- peraturabhängigen Schwellenwert verglichen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft eines Abgassensors (14, 18) in einem Abgasstrom (13), mit folgenden Schritten:
Erfassen (92) einer Temperatur des Abgassensors (14, 18);
Erfassen (93) eines Dynamikwerts, der die Dynamik des Anspre- chens des Abgassensors (14, 18) auf eine Variation einer von dem Abgassensor (14, 18) erfassten Qualität des Abgasstroms (13) charakterisiert; und
Anwenden (94) einer von der erfassten Temperatur abhängigen Korrekturfunktion auf den erfassten Dynamikwert, um einen korrigierten Dynamikwert zu erhalten, der die dynamische Eigenschaft des Abgassensors (14, 18) charakterisiert.
2. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Abgassensor (14, 18) ein Lambdasensor, ein NOx-Sensor zum Erfassen einer Stickoxid-Konzentration, ein NH3~Sensor zum Erfassen einer Ammoniak-Konzentration, ein HC-Sensor zum Erfassen einer Konzentration von unverbrannten Kohlenwasserstoffen oder ein Partikelsensor zum Erfassen einer Partikel- konzentration ist.
3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, ferner mit folgendem Schritt:
Erzeugen (91) einer vorbestimmten Variation einer von dem Abgassensor erfassten Qualität des Abgasstroms.
4. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, wobei die vorbestimmte Variation der Qualität des Abgasstroms eine FoI- ge einer Variation des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ist.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem beim Erfassen der Temperatur die Temperatur des Abgassen- sors (14, 18) gemessen oder aus Betriebsparametern einer den Abgasstrom erzeugenden Vorrichtung (10) berechnet wird.
6. Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (14, 18), mit folgenden Schritten:
Bestimmen einer dynamischen Eigenschaft des Abgassensors nach einem der vorangehenden Ansprüche;
Bewerten (95) des korrigierten Dynamikwerts anhand zumindest eines vorbestimmten Kriteriums; und
Feststellen (96) der Funktionsfähigkeit des Abgassensors in Abhängigkeit von der Bewertung des korrigierten Dynamikwerts.
7. Verfahren nach dem vorangehenden Anspruch, bei dem der Schritt des Bewertens einen Vergleich des korrigierten Dynamikwerts mit zumindest einem Schwellenwert umfasst.
8. Verfahren zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (14, 18), mit folgenden Schritten:
Erfassen (92) einer Temperatur des Abgassensors (14, 18);
Erfassen (93) eines Dynamikwerts, der die Dynamik des Ansprechens des Abgassensors (14, 18) auf eine Variation einer von dem Abgassensor (14, 18) erfassten Qualität des Abgasstroms (13) charakterisiert; und
Bewerten (95) des Dynamikwerts anhand zumindest eines vorbestimmten und von der erfassten Temperatur abhängigen Kriteriums ; und
Feststellen (96) der Funktionsfähigkeit des Abgassensors in Abhängigkeit von der Bewertung des korrigierten Dynamikwerts.
9. Programm mit Anweisungen zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche.
10. Vorrichtung (30) zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (14, 18), wobei die Vorrichtung (30) ein Programm nach dem vorangehenden Anspruch als Software oder Firmware umfasst.
11. Vorrichtung (30) zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (14, 18), wobei die Vorrichtung (30) ausgebildet ist, um ein Verfahren nach einem der vorangehenden Verfahrensansprüche auszuführen.
12. Vorrichtung (30) zum Überwachen der Funktionsfähigkeit eines Abgassensors (14, 18) in einem Abgasstrom, mit:
einer ersten Einrichtung (33, 34, 41) zum Erfassen der Temperatur des Abgassensors (14, 18);
einem Signaleingang (31, 32) zum Empfangen eines Sensorsignals des Abgassensors (14, 18);
einer zweiten Einrichtung (42) zum Bestimmen eines Dynamikwerts, der die Dynamik des Ansprechens des Abgassensors (14, 18) auf eine Änderung des Abgasstroms (13) charakterisiert; und
einer dritten Einrichtung (43) zum Anwenden einer von der er- fassten Temperatur abhängigen Korrekturfunktion auf den er- fassten Dynamikwert, um einen korrigierten Dynamikwert zu erhalten, der die dynamische Eigenschaft des Abgassensors (14, 18) charakterisiert.
13. Vorrichtung (30) nach einem der vorangehenden Vorrichtungsansprüche, wobei die Vorrichtung (30) eine Steuerung für eine Brennkraftmaschine (10) ist.
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