WO2009109420A1 - Verfahren zum betreiben eines gassensors - Google Patents

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WO2009109420A1
WO2009109420A1 PCT/EP2009/050879 EP2009050879W WO2009109420A1 WO 2009109420 A1 WO2009109420 A1 WO 2009109420A1 EP 2009050879 W EP2009050879 W EP 2009050879W WO 2009109420 A1 WO2009109420 A1 WO 2009109420A1
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gas
operating mode
concentration
measured value
measuring
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PCT/EP2009/050879
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Bernd Schumann
Thomas Classen
Berndt Cramer
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Robert Bosch Gmbh
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    • 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
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    • G01N27/4065—Circuit arrangements specially adapted therefor
    • G—PHYSICS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Definitions

  • the present invention relates to a method for operating a gas sensor for determining the concentration of a gas component in a measurement gas.
  • the subject matter of the present invention is also a computer program and a computer program product which are suitable for carrying out the method.
  • Gas sensors are used to measure gas concentrations in sample gases. Particularly in the case of exhaust gases from internal combustion engines, the determination of gas concentrations is important in order to be able to set an optimum ratio of air to fuel for combustion.
  • Lambda probes are usually used to measure the oxygen content in the exhaust gas, especially in motor vehicles. A lambda probe compares the residual oxygen content in the exhaust gas with the atmospheric oxygen content and usually passes this value to a control unit as an analogue electrical signal.
  • Broadband lambda probes can reliably detect the residual oxygen content in the exhaust gas over a wide range. They persist essentially from a combination of a conventional concentration probe (Nernst probe) acting as a galvanic cell and a limiting current or pumping cell. This complex structure allows the determination of the air ratio over a wide range, but also requires an increased number of electrodes, a heating element and a corresponding number of lines.
  • a conventional broadband lambda probe includes an outer pumping electrode, an inner pumping electrode, and a reference electrode and a heating element. This requires five wires.
  • broadband lambda probes For reasons of cost reduction, there are various approaches to simplify the sensor geometry and the connection of the sensor element in broadband lambda probes. This can be realized, for example, with a probe which has only two electrodes and four lines or even only three lines.
  • broadband lambda probes with a reduced number of electrodes often no longer permit an analog measuring principle with a continuous measuring signal as with conventional lambda sensors. Therefore, so-called transient measuring methods are carried out.
  • transient measuring methods are carried out instead of a continuous measurement of a voltage or a current, a plurality of operations are carried out successively, with which the oxygen concentration or the concentration of another gas component can be determined. These operations may be measurement operations, e.g.
  • the measurement of a pumping current at a fixed pumping voltage the measurement of a voltage waveform between the electrodes in currentless operation and the like.
  • the operations may include, for example, pumping operations wherein, for example, a defined amount of oxygen is pumped from one electrode to the next.
  • the published patent application DE 10 2005 006 501 A1 describes, for example, a gas sensor with two electrodes, which are actuated in a clocked manner and are assigned a potential of alternating polarity in each clock period.
  • one to two pumping operations may be combined with one to two measuring operations as several operations in one cycle. From a corresponding calculation of the individual measured values obtained, a clear and sufficiently accurate value for the gas concentration in the measuring gas, in particular the oxygen concentration, can thus be obtained.
  • transient measuring methods exact values for the oxygen concentration can be obtained with a reduced number of electrodes of a lambda probe.
  • the disadvantage of transient measuring methods is that the measured value is only obtained after the conclusion of a cycle which comprises several operations. So it is a corresponding period of time required, so that this measurement method is relatively slow.
  • This slow measuring method is unsatisfactory, in particular in the case of the use of gas sensors in motor vehicles, since in this case rapid changes in the gas concentration, in particular rapid changes in the air ratio lambda as a measure of the residual oxygen content in the exhaust gas, are to be detected.
  • the invention therefore has the task of providing a method for operating a gas sensor and in particular a lambda probe, which enables a reliable detection of the concentration of a gas component in the sample gas with reduced number of electrodes and also the requirements for the detection of rapid changes in the concentration of the gas component in Measuring gas is fair.
  • This will provide extended application possibilities for gas sensors with a reduced number of electrodes and meet the requirements for accurate and rapid measurability of gas concentrations.
  • the process should reduce the expense and the costs for the measurement of gas components in the measuring gas.
  • the method according to the invention for operating a gas sensor serves to determine the concentration of a gas component in a measurement gas. It is characterized in that the gas sensor is operated in at least two different operating modes.
  • a first mode of operation includes a measurement method with at least two operations per measurement.
  • a second operating mode comprises a faster measuring method with fewer and / or faster overall operations than in the first operating mode, for example with one operation per measured value.
  • This is the first mode of operation is a transient measuring method in the sense described above.
  • This mode of operation requires several steps or operations for obtaining a measurement representing the concentration of the gas component in the sample gas.
  • the operations may, for example, be pumping operations and / or measuring operations.
  • the several steps or operations are combined in one cycle. This cycle is run through before the measured value is obtained. In this operating mode, an accurate measured value is obtained. This requires a certain amount of time, in particular the cycle time. In particular, it is a time-discrete measuring method. This mode of operation thus works relatively slowly.
  • the second mode of operation fewer operations and / or faster overall operations than in the first mode of operation are performed to obtain a measurement.
  • one operation per measurement is performed.
  • This measuring method can be performed time-discretely or continuously.
  • a measured value can be obtained relatively quickly, which under certain circumstances is of limited significance.
  • the meaningfulness of the measured value in the second operating mode is sufficient to determine the concentration of the gas component in the measuring gas.
  • the inventive method for operating a gas sensor thus achieves the advantage that a sufficiently accurate and rapid detection of concentrations of the gas component in the sample gas is possible by the combination of a relatively slow operating mode with accurate determination of the concentration of the gas component and a second faster operating mode.
  • This method makes it possible to greatly expand the possible uses of a probe with a reduced number of electrodes, for example a lambda probe with only two electrodes, in particular in the form of a 4-wire probe or a 3-wire probe.
  • the method according to the invention for operating a probe or a sensor requires little or no additional effort in the realization, for example, in a motor vehicle.
  • the measured value is included in the evaluation of the measured value for determining the concentration of the gas component in the measurement gas one or more other information combined.
  • the meaningfulness of the measured value obtained in the second operating mode can be considerably increased. In particular, this makes it possible to reliably deduce the actual concentration of the gas component in the case of an ambiguous measured value, for example.
  • the further information can be provided by the engine control unit.
  • the engine control unit can provide information regarding the expected measured value.
  • the expected measured value e.g. be inferred from information regarding the amount of fuel injected, whether a rich or lean air-fuel mixture is expected with corresponding air ratio.
  • this information can be used by the engine control unit to make an exact statement about the actual concentration of the gas component in the sample gas. In this way, by information of the engine control unit, a short-term double or ambiguity of a measured value determined in the second operating mode due to the context can be resolved in retrospect.
  • the further information for evaluating the measured value in the second operating mode is provided by the control electronics of the gas sensor. Furthermore, this further information can be provided by taking into account at least one measured value previously measured, for example by comparison with the previous measured value under suitable plausibility assumptions.
  • a reduction of the concentration range of the gas component is used for the evaluation of the measured value, which was measured in the second operating mode. This also makes it possible, for example, to resolve a double or ambiguity of the measured value by taking into account only a previously defined concentration range for, for example, the air-ratio in the evaluation.
  • a reduced requirement for the accuracy of the measured value in the second operating mode can be used to evaluate this measured value such as by giving this metric a higher Fault Tolerance.
  • a systematic error for example a fat shift, can be taken into account as further information, which can be compensated by comparison with the measured values of the first operating mode.
  • an operation of the first operating mode for measuring the measured value is used for carrying out the second operating mode. This allows both modes of operation to be performed at about the same time by going through the entire cycle of two or more operations in the first mode of operation before obtaining a reading and using the individual operations of the cycle to obtain a reading for the second mode of operation.
  • the implementation of two operating modes may be provided. It may also be preferred to carry out more than two different operating modes in the method according to the invention.
  • a first operating mode with more than two operations per measured value can be provided, which supplies very accurate measured values.
  • Another operating mode can be provided with, for example, two operations per measured value and a third operating mode with one operation per measured value.
  • This third mode of operation allows very fast obtaining of measured values, which, however, are associated with corresponding inaccuracies.
  • the second operating mode in this embodiment enables a relatively accurate and relatively fast achievement of measured values. In a corresponding manner, further operating modes can be provided.
  • first and second modes of operation is applicable to the first and other modes of operation when performing multiple modes of operation.
  • embodiments of the method according to the invention which provide more than two different modes of operation, with these further modes of operation, gradations of accuracy and speed for obtaining measured values can be made through the use of the various modes of operation.
  • the advantage is achieved that a sensor geometry or a sensor arrangement can be aligned and adapted very flexibly to different requirements.
  • the at least two different operating modes of the method according to the invention may differ in the required duration for carrying out the operations in the individual operating modes.
  • the measuring method may comprise two operations, each of which is relatively slow or comprises a relatively long period of time.
  • two operations can also be provided, of which at least one operation is faster or requires a shorter time duration than the operations of the first operating mode.
  • the same number of operations are performed in both modes of operation.
  • the second mode of operation is relatively faster and also less accurate, since at least one of the operations performed in the second mode of operation is faster and possibly less meaningful.
  • a change is made between the different operating modes of the method. It is particularly preferred if there is a change between the operating modes as a function of the concentration of the gas component in the measurement gas.
  • the first operating mode which achieves measured values relatively slowly, can be carried out.
  • the second operating mode which provides measured values relatively quickly, can be carried out.
  • a change of the operating mode in dependence on the difference between two measured values measured. For example, it is possible to measure in the first, fast and accurate operating mode, as long as no significant change in the lambda value takes place or is detected.
  • This provides the control unit as accurate a picture as possible of the composition of the exhaust gas or of the concentration of the gas component in the measurement gas. If a relatively large difference or change is detected when comparing the last two measured values or also the partial measured values within a cycle, it is possible to jump to the second operating mode, which provides measured values relatively quickly. After switching to the second operating mode, a possibly inaccurate but fast signal may be generated compared to the previous value from the first operating mode. If the signal or measured value change per time again decreases, can be switched to the first, relatively slow but accurate operating mode.
  • the change of the operating modes can be done for example by external signals or specifications, for example by means of the engine control unit or by means of the control electronics of a lambda probe.
  • the command to change between the first or second operating mode for example, the engine control unit via the CAN bus.
  • accurate lambda values can be detected by measuring in the first operating mode.
  • the engine control unit in particular gives the Lambda control electronics the instruction to change to the second operating mode.
  • the change can be tracked in a timely manner.
  • a control by the engine control unit is therefore achieved with advantage that a lambda change does not have to be recognized with effort, but that such a change can be selectively scanned.
  • a change between the operating modes can therefore be carried out with particular advantage by external triggering, in particular via the engine control unit.
  • the change between the modes of operation may be in response to an analysis of the measurements.
  • the plausibility or the strength of the last change in the measured values or the variation of the measured signals can be taken into account.
  • the gas sensor is a lambda probe, which is provided in particular for measuring the residual oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine or of a motor vehicle.
  • this lambda probe is a lambda probe with a reduced number of electrodes, in particular a lambda probe with two electrodes.
  • the inventive method can be used with advantage for broadband lambda probes. In addition, it can also be used in so-called jump probes or two-point probes.
  • the method according to the invention can also be applied to other sensor types, for example nitrogen oxide sensors or carbon monoxide sensors, which can be used in the determination of the concentration of gas components in a measurement gas.
  • the invention comprises a computer program that performs all the steps of the method according to the invention when it runs on a computing device or a control unit.
  • the invention comprises a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method described, when the program is executed on a computer or a control unit.
  • the computer programs or computer program products according to the invention are used in the embodiment of vehicles in order to reliably and quickly determine the concentration of gas components in the exhaust gas, in particular when using sensors with a reduced number of electrodes.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic profile of the oxygen content with two time-discrete operating modes according to a preferred embodiment of the method according to the invention
  • FIG. 3 shows a schematic profile of the oxygen content with a discrete-time and a ambiguous continuous operating mode according to a preferred embodiment of the method according to the invention.
  • FIG. 1 shows schematically an embodiment of the method according to the invention.
  • the operating mode 1 includes a measuring method with at least two operations per measured value for determining the gas concentration of a gas component in a measuring gas.
  • the second operating mode 2 includes a measuring method with fewer and / or faster overall operations than in the first operating mode, for example with one operation per measured value, for determining the concentration of the gas component in the measuring gas.
  • the measuring method in the first operating mode 1 is a relatively slow measuring method which enables the accurate determination of the concentration of the gas component.
  • the measuring method in the second operating mode 2 is a relatively fast measuring method, which also serves to determine the concentration of the gas component, which may be of limited significance, however.
  • the change between the operating modes 1 and 2 takes place by means of a selection element 3, for example a switch.
  • This selection element 3 is controlled by a default 4.
  • This specification 4 may be, for example, a signal from a control unit, in particular the engine control unit. Furthermore, it may be other external or internal signals, such as signals of the control electronics of the sensor. Furthermore, this specification 4 can refer to measured values which reflect the variation of the concentration of the gas component in the measurement gas.
  • a difference between two measured values measured here can be used to induce a signal for switching over the selection element 3.
  • the first operating mode 1 can be activated when the gas concentration in the measuring gas is not very variable.
  • the second operating mode 2 can be controlled via the selection element 3.
  • the measured values recorded in the various operating modes 1 and 2, in particular the concentrations of gas components determined therewith, can act on the selection element 3 as further information or signals.
  • FIG. 2 shows, in a schematic way, the time profile of the air characteristic lambda, which alternates by 1. The oxygen content is measured by means of a lambda probe.
  • Lambda is measured as a measure of the oxygen concentration in a measurement gas in at least two different operating modes.
  • both modes of operation are each a time-discrete measurement method (solid lines) with a certain error interval (dashed lines).
  • This error interval reflects the accuracy of the measurement of the respective operating mode.
  • the error interval is relatively small with a relatively long measuring interval.
  • the error interval is relatively large with a relatively short measurement duration. According to the invention, it is provided that a change is made between the two operating modes. For areas of slightly varying air ratio lambda, the slower but more accurate mode of operation 11 is used. For the areas with more widely varying air ratio lambda, the faster but more error-prone operating mode 12 is used.
  • FIG. 3 shows, in a comparable manner, the time profile of the air characteristic lambda as characteristic variable for the oxygen content in a measuring gas, two different operating modes being provided according to the method according to the invention.
  • the time-discrete first operating mode 21 supplies a relatively accurate measured value for a relatively long measuring period.
  • the air ratio lambda is continuously measured.
  • this continuous measurement gives ambiguous measurement values, which are shown as two possible assignments 22, 22 'with their respective error ranges (dashed lines).
  • the selection of the correct assignment 22 and thus the evaluation of the measured values in the second operating mode takes place on the basis of the previously measured time-discrete measured values which were achieved in the relatively precise first operating mode 21.
  • the ambiguous measured values 22, 22 'obtained in the second operating mode can be clearly resolved and assigned to the actual oxygen concentrations.
  • a preferred exemplary embodiment of the method according to the invention uses a type of sensor which has a broadband lambda probe for determining the residual oxygen content in the exhaust gas of an internal combustion engine having only two electrodes.
  • This message sortyp is characterized by an approximately linear characteristic in the lean and a further approximately linear characteristic in the rich exhaust gas. An unambiguous assignment of a pump current measured value is thus not possible since each pump current value can be assigned both to a lambda value in the lean and to a lambda value in the fat (V characteristic curve). By means of a periodic reversal of the polarity of the pump voltage, a unique lambda value can be determined therefrom.
  • T This requires a certain period of time T, which includes a first phase for measurement in positive polarity, a second phase for transferring the electrodes by applying suitable negative voltages, a third phase for measurement in negative polarity and a fourth phase for transferring the electrodes by applying suitable positive Includes voltage.
  • T a certain period of time
  • This mode of operation according to the invention is referred to as the first mode of operation, which is relatively slow.
  • Each single measurement of each polarity produces a reading for lambda, which is ambiguous. If the information is used, if lambda is greater or less than 1, these measurements can be used to unambiguously deduce the actual lambda value.
  • a measured value is measured in only one polarization and closed from this measured value to the actual lambda value. This is possible as long as no lambda 1-passage takes place.
  • the second operating mode is therefore measured only in one polarization, preferably in the polarization, which is present at the moment. As long as no lambda 1-passage takes place, a continuous measurement with clear evaluation of the measured values is possible. If a lambda 1 passage takes place, this can be detected on the basis of the first falling and then again rising pump current, as long as the lambda change is continuous. In normal gasoline operation, one or more accurate measurements in the second mode of operation can therefore take place in the rich or lean state.
  • the senor tracks the lambda change in the second operating mode, possibly with detection of the lambda 1 passage.
  • the return change to the first, precise operating mode takes place, for example, via a command of the engine control unit, which expects and / or detects a new static lambda value.
  • the change can also take place if the pump current change per time has become low enough, or if the control electronics of the lambda probe due to the recorded history assigns too low a reliability value to the measured lambda value.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Gassensors bereitgestellt, das zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas vorgesehen ist. Hierbei wird der Gassensor in wenigstens zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben, wobei ein erster Betriebsmodus (1) ein Messverfahren mit wenigstens zwei Operationen pro Messwert und ein zweiter Betriebsmodus (2) ein schnelleres Messverfahren mit weniger und/oder schnelleren Operationen als im ersten Betriebsmodus pro Messwert umfasst.

Description

Verfahren zum Betreiben eines Gassensors
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Gassensors zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt, welche zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind.
Zur Messung von Gaskonzentrationen in Messgasen werden Gassensoren eingesetzt. Insbesondere bei Abgasen von Brennkraftmaschinen ist die Bestimmung von Gaskonzentrationen von Bedeutung, um ein für die Verbrennung optimales Verhältnis von Luft zu Kraftstoff einstellen zu können. Zur Messung des Sauerstoffgehalts im Abgas insbesondere in Kraftfahrzeugen werden üblicherweise Lambda-Sonden eingesetzt. Eine Lambda-Sonde vergleicht den Restsauerstoffgehalt im Abgas mit dem Luftsauerstoffgehalt und leitet diesen Wert üblicherweise als analoges elektrisches Signal an ein Steuergerät weiter.
Neben sogenannten Sprungsonden, die im Bereich von Lambda = 1, also bei einem stö- chiometrischen Verhältnis von Luft zu Kraftstoff, arbeiten, kommen für Dieselmotoren und Ottomotoren, die auch außerhalb des Lambda = 1 -Bereichs betrieben werden, sogenannte Breitbandlambdasonden zum Einsatz. Breitbandlambdasonden können den Restsauerstoffgehalt im Abgas über einen weiten Bereich zuverlässig erfassen. Sie bestehen im Wesentlichen aus einer Kombination einer herkömmlichen, als galvanische Zelle wirkenden Konzentrationssonde (Nernstsonde) sowie einer Grenzstrom- oder Pumpzelle. Dieser komplexe Aufbau ermöglicht die Bestimmung der Luftzahl über einen weiten Bereich, erfordert jedoch auch eine erhöhte Anzahl von Elektroden, ein Heizelement und eine entsprechende Anzahl von Leitungen. Beispielsweise umfasst eine übliche Breit- bandlambdasonde eine äußere Pumpelektrode, eine innere Pumpelektrode sowie eine Referenzelektrode und ein Heizelement. Dies erfordert fünf Leitungen bzw. Drähte.
Aus Gründen der Kostenreduktion existieren verschiedene Ansätze, die Sensorgeometrie und die Anbindung des Sensorelements bei Breitbandlambdasonden zu vereinfachen. Dies lässt sich beispielsweise mit einer Sonde, die lediglich zwei Elektroden und vier Leitungen oder sogar nur drei Leitungen aufweist, realisieren. Allerdings erlauben Breitbandlambdasonden mit reduzierter Elektrodenanzahl oftmals nicht mehr ein analoges Messprinzip mit einem kontinuierlichen Messsignal wie bei herkömmlichen Lambdason- den. Es werden daher sogenannte transiente Messverfahren durchgeführt. Hierbei werden anstatt einer kontinuierlichen Messung einer Spannung oder eines Stromes nacheinander mehrere Operationen ausgeführt, mit denen die Sauerstoffkonzentration oder die Konzentration einer anderen Gaskomponente ermittelt werden kann. Diese Operationen können Messvorgänge sein, z.B. die Messung eines Pumpstroms bei festgehaltener Pumpspannung, die Messung eines Spannungsverlaufs zwischen den Elektroden im stromlosen Betrieb und ähnliches. Weiterhin können die Operationen beispielsweise Pumpvorgänge umfassen, wobei beispielsweise eine definierte Sauerstoffmenge von einer Elektrode zur nächsten gepumpt wird. Die Offenlegungsschrift DE 10 2005 006 501 Al beschreibt beispielsweise einen Gasmessfühler mit zwei Elektroden, die getaktet angesteuert und in jeder Taktperiode mit einem Potential wechselnder Polarität belegt werden. Für derartige transiente Messverfahren können beispielsweise ein bis zwei Pumpvorgänge mit ein bis zwei Messvorgängen als mehrere Operationen in einem Zyklus kombiniert werden. Aus einer entsprechenden Verrechnung der erhaltenen Einzelmesswerte kann damit ein eindeutiger und ausreichend genauer Wert für die Gaskonzentration im Messgas, insbesondere die Sauerstoffkonzentration, erhalten werden.
Mit transienten Messverfahren können bei reduzierter Elektrodenanzahl einer Lambda- sonde genaue Werte für die Sauerstoffkonzentration erhalten werden. Allerdings hat das transiente Messverfahren den Nachteil, dass der Messwert erst nach Abschluss eines Zyklus, der mehrere Operationen umfasst, erhalten wird. Es ist also eine entsprechende Zeitdauer erforderlich, so dass dieses Messverfahren verhältnismäßig langsam ist. Dieses langsame Messverfahren ist insbesondere bei dem Einsatz von Gassensoren in Kraftfahrzeugen unbefriedigend, da hier oftmals schnelle Änderungen der Gaskonzentration, insbesondere schnelle Wechsel der Luftkennzahl Lambda als Maß für den Restsauerstoffge- halt im Abgas, erfasst werden sollen.
Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein Verfahren zum Betreiben eines Gassensors und insbesondere einer Lambdasonde bereitzustellen, die bei reduzierter Elektrodenanzahl eine zuverlässige Erfassung der Konzentration einer Gaskomponente im Messgas ermöglicht und zudem auch den Anforderungen an die Erfassung von schnellen Wechseln der Konzentration der Gaskomponente im Messgas gerecht wird. Hierdurch sollen für Gassensoren mit reduzierter Elektrodenanzahl erweiterte Einsatzmöglichkeiten bereitgestellt und die Anforderungen an eine genaue und schnelle Messbarkeit von Gaskonzentrationen erfüllt werden. Weiterhin sollen mit dem Verfahren der Aufwand und die Kosten für die Messung von Gaskomponenten im Messgas gesenkt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines Gassensors gelöst, wie es im Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsformen dieses Verfahrens sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gassensors dient zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor in wenigstens zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben wird. Ein erster Betriebsmodus umfasst ein Messverfahren mit wenigstens zwei Operationen pro Messwert. Ein zweiter Betriebsmodus umfasst ein schnelleres Messverfahren mit weniger und/oder insgesamt schnelleren Operationen als im ersten Betriebsmodus, beispielsweise mit einer Operation pro Messwert. Bei dem ersten Betriebsmodus handelt es sich um ein transientes Messverfahren im oben beschriebenen Sinne. Dieser Betriebsmodus erfordert mehrere Schritte bzw. Operationen für die Gewinnung eines Messwertes, der die Konzentration der Gaskomponente im Messgas wiedergibt. Bei den Operationen kann es sich beispielsweise um Pumpvorgänge und/oder Messvorgänge handeln. Die mehreren Schritte bzw. Operationen sind in einen Zyklus zusammengefasst. Dieser Zyklus wird durchlaufen, bevor der Messwert erhalten wird. In diesem Betriebsmodus wird ein genauer Messwert erhalten. Hierfür ist eine gewisse Zeitdauer, insbesondere die Zyklusdauer, erforderlich. Es handelt sich insbesondere um ein zeitdiskretes Messverfahren. Dieser Betriebsmodus arbeitet also verhältnismäßig langsam.
In dem zweiten Betriebsmodus werden weniger Operationen und/oder insgesamt schnellere Operationen als im ersten Betriebsmodus durchgeführt, um einen Messwert zu erhalten. Insbesondere wird eine Operation pro Messwert durchgeführt. Dieses Messverfahren kann zeitdiskret oder kontinuierlich durchgeführt werden. Dadurch kann verhältnismäßig schnell ein Messwert erhalten werden, der unter Umständen eingeschränkt aussagekräftig ist. Vorteilhafterweise ist der Aussagegehalt des Messwertes im zweiten Betriebsmodus jedoch ausreichend, um die Konzentration der Gaskomponente im Messgas zu bestimmen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Gassensors erzielt damit den Vorteil, dass durch die Kombination eines verhältnismäßig langsamen Betriebsmodus bei genauer Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente und eines zweiten schnelleren Betriebsmodus eine ausreichend genaue und schnelle Erfassung von Konzentrationen der Gaskomponente im Messgas möglich ist. Dieses Verfahren erlaubt, die Einsatzmög- lichkeiten einer Sonde mit reduzierter Elektrodenzahl, beispielsweise einer Lambdasonde mit lediglich zwei Elektroden, insbesondere in Form einer 4-Draht-Sonde oder einer 3- Draht-Sonde, stark zu erweitern. Gleichzeitig erfordert das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Sonde bzw. eines Sensors keinen oder kaum zusätzlichen Aufwand bei der Realisierung beispielsweise in einem Kraftfahrzeug.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im zweiten Betriebsmodus, der weniger und/oder insgesamt schnellere Operationen als im ersten Betriebsmodus, beispielsweise eine Operation pro Messwert, umfasst, für die Auswertung des Messwerts zur Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente im Messgas der Messwert mit einer oder mehreren weiteren Informationen kombiniert. Hierdurch kann die Aussagekraft des im zweiten Betriebsmodus erhaltenden Messwerts erheblich gesteigert werden. Insbesondere kann hierdurch bei einem beispielsweise mehrdeutigen Messwert zuverlässig auf die tatsächliche Konzentration der Gaskomponente rückgeschlossen werden.
In bevorzugter Weise können die weiteren Informationen vom Motorsteuergerät bereitgestellt werden. Beispielsweise kann das Motorsteuergerät Informationen bezüglich des zu erwartenden Messwertes liefern. So kann z.B. aus einer Information hinsichtlich der eingespritzten Kraftstoffmenge gefolgert werden, ob ein fettes oder ein mageres Luft- Kraftstoff-Gemisch mit entsprechender Luftkennzahl zu erwarten ist. Bei einem mehrdeutigen Messwert im zweiten Betriebsmodus, der entweder auf ein fettes oder ein mageres Gemisch hindeutet, kann mithilfe dieser Information vom Motorsteuergerät eine exakte Aussage zur tatsächlichen Konzentration der Gaskomponente im Messgas getroffen werden. Auf diese Weise kann durch Informationen des Motorsteuergerätes eine kurzzeitige Doppel- oder Mehrdeutigkeit von einem im zweiten Betriebsmodus ermittelten Messwert aufgrund des Kontextes im Nachhinein aufgelöst werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die weiteren Informationen zur Auswertung des Messwertes im zweiten Betriebsmodus von der Steuerelektronik des Gassensors bereitgestellt. Weiterhin können diese weiteren Informationen durch Berücksichtigung von wenigstens einem zuvor gemessenen Messwert bereitgestellt werden, beispielsweise durch Vergleich mit dem vorherigen Messwert unter geeigneten Plausibilitätsannahmen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird zur Auswertung des Messwertes, der im zweiten Betriebsmodus gemessen wurde, eine Einschränkung des Konzentrationsbereichs der Gaskomponente herangezogen. Auch hierdurch kann beispielsweise eine Doppel- oder Mehrdeutigkeit des Messwertes aufgelöst werden, indem nur ein zuvor bestimmter Konzentrationsbereich für beispielsweise die Luftkennzahl in der Auswertung berücksichtigt wird.
Weiterhin kann beispielsweise eine verringerte Anforderung an die Genauigkeit des Messwertes im zweiten Betriebsmodus zur Auswertung dieses Messwertes herangezogen werden, beispielsweise indem diesem Messwert eine höhere Fehlertoleranz zugemessen wird. Weiterhin kann für die Auswertung des Messwertes im zweiten Betriebsmodus beispielsweise ein systematischer Fehler, zum Beispiel eine Fettverschiebung, als weitere Information berücksichtigt werden, die durch einen Vergleich mit den Messwerten des ersten Betriebsmodus kompensiert werden kann.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird für die Durchführung des zweiten Betriebsmodus eine Operation des ersten Betriebsmodus für die Messung des Messwertes genutzt. Hierdurch können beide Betriebsmodi etwa zeitgleich durchgeführt werden, indem beim ersten Betriebsmodus der gesamte Zyklus von zwei oder mehr Operationen durchlaufen wird, bevor ein Messwert erhalten wird und für den zweiten Betriebsmodus die einzelnen Operationen des Zyklus zur Erzielung eines Messwertes herangezogen werden.
Erfindungsgemäß kann die Durchführung von zwei Betriebsmodi, wie oben beschrieben, vorgesehen sein. Es kann auch bevorzugt sein, mehr als zwei unterschiedliche Betriebsmodi im erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen. Hierbei kann beispielsweise ein erster Betriebsmodus mit mehr als zwei Operationen pro Messwert vorgesehen sein, der sehr genaue Messwerte liefert. Ein weiterer Betriebsmodus kann mit beispielsweise zwei Operationen pro Messwert und ein dritter Betriebsmodus mit einer Operation pro Messwert vorgesehen sein. Dieser dritte Betriebsmodus ermöglicht eine sehr schnelle Erzielung von Messwerten, die allerdings mit entsprechenden Ungenauigkeiten behaftet sind. Der in dieser Ausführungsform zweite Betriebsmodus ermöglicht eine relativ genaue und relativ schnelle Erzielung von Messwerten. In entsprechender Weise können weitere Betriebsmodi vorgesehen sein. Die obige Beschreibung von erstem und zweitem Betriebsmodus ist bei der Durchführung von mehreren Betriebsmodi entsprechend auf den ersten und die weiteren Betriebsmodi anwendbar. Bei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die mehr als zwei verschiedene Betriebsmodi vorsehen, können mit diesen weiteren Betriebsmodi Abstufungen der Genauigkeit bzw. Zuverlässigkeit und der Geschwindigkeit zur Gewinnung von Messwerten durch den Einsatz der verschiedenen Betriebsmodi vorgenommen werden. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Sensorgeometrie bzw. eine Sensoranordnung sehr flexibel an unterschiedliche Anforderungen ausgerichtet und angepasst werden kann. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können sich die wenigstens zwei verschiedenen Betriebsmodi des erfindungsgemäßen Verfahrens in der erforderlichen Dauer für die Durchführung der Operationen in den einzelnen Betriebsmodi unterscheiden. Beispielsweise kann im ersten Betriebsmodus das Messverfahren zwei Operationen umfassen, die jeweils verhältnismäßig langsam sind bzw. eine verhältnismäßig lange Zeitdauer umfassen. Im zweiten Betriebsmodus können ebenfalls zwei Operationen vorgesehen sein, von welchen zumindest eine Operation schneller ist bzw. eine kürzere Zeitdauer erfordert als die Operationen des ersten Betriebsmodus. In dieser Ausführungsform werden in beiden Betriebsmodi die gleiche Anzahl von Operationen durchgeführt. Der zweite Betriebsmodus ist jedoch verhältnismäßig schneller und auch ungenauer, da zumindest eine der durchgeführten Operationen des zweiten Betriebsmodus schneller und gegebenenfalls weniger aussagekräftig ist.
Erfindungsgemäß wird zwischen den verschiedenen Betriebsmodi des Verfahrens gewechselt. Besonders bevorzugt ist es, wenn zwischen den Betriebsmodi in Abhängigkeit von der Konzentration der Gaskomponente im Messgas gewechselt wird. Vorzugsweise kann bei im zeitlichen Verlauf wenig variierender Gaskonzentration der erste Betriebsmodus, der verhältnismäßig langsam Messwerte erzielt, durchgeführt werden. Bei stärker variierender Gaskonzentration kann der zweite Betriebsmodus, der verhältnismäßig schnell Messwerte liefert, durchgeführt werden. Mit besonderem Vorteil kann ein Wechsel des Betriebsmodus in Abhängigkeit von der Differenz zwischen zwei gemessenen Messwerten erfolgen. Beispielweise kann im ersten, schnellen und genauen Betriebsmodus gemessen werden, solange keine starke Änderung des Lambdawertes stattfindet bzw. detektiert wird. Dies liefert dem Steuergerät ein möglichst genaues Bild der Zusammensetzung des Abgases bzw. der Konzentration der Gaskomponente im Messgas. Wird beim Vergleich der letzten beiden Messwerte oder auch der Teilmesswerte innerhalb eines Zyklus eine verhältnismäßig starke Differenz bzw. Änderung festgestellt, so kann in den zweiten Betriebsmodus gesprungen werden, der verhältnismäßig schnell Messwerte bereitstellt. Nach dem Wechsel in den zweiten Betriebsmodus kann ein im Vergleich zum vorherigen Wert aus dem ersten Betriebsmodus möglicherweise ungenaues, aber schnelles Signal erzeugt werden. Wenn die Signal- bzw. Messwertänderung pro Zeit wieder geringer wird, kann in den ersten, relativ langsamen aber genauen Betriebsmodus gewechselt werden.
Der Wechsel der Betriebsmodi kann beispielsweise durch externe Signale bzw. Vorgaben erfolgen, beispielsweise mit Hilfe des Motorsteuergerätes oder mittels der Steuerelektronik einer Lambdasonde. Den Befehl zum Wechsel zwischen erstem oder zweitem Betriebsmodus kann beispielsweise das Motorsteuergerät über den CAN-Bus geben. Inmitten einer Fettphase können z.B. durch Messung im ersten Betriebsmodus genaue Lamb- dawerte erfasst werden. Sobald wieder in eine magere Phase zurückgesprungen wird, gibt das Motorsteuergerät insbesondere der Lambda- Steuer elektronik die Anweisung, in den zweiten Betriebsmodus zu wechseln. Hierdurch kann der Wechsel zeitnah verfolgt werden. Bei einer Steuerung durch das Motorsteuergerät wird daher mit Vorteil erreicht, dass ein Lambdawechsel nicht erst mit Aufwand erkannt werden muss, sondern dass ein solcher Wechsel gezielt abgetastet werden kann. Ein Wechsel zwischen den Betriebsmodi kann daher mit besonderem Vorteil durch eine externe Triggerung, insbesondere über das Motorsteuergerät erfolgen. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann der Wechsel zwischen den Betriebsmodi als Reaktion auf eine Analyse der Messwerte erfolgen. Hierbei kann die Plausibilität oder die Stärke der letzten Änderung der Messwerte oder die Variation der gemessenen Signale berücksichtigt werden.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Gassensor eine Lambdasonde, die insbesondere zur Messung des Restsauerstoffgehaltes im Abgas einer Brennkraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Vorzugsweise handelt es sich bei dieser Lambdasonde um eine Lambdasonde mit reduzierter Elektrodenanzahl, insbesondere um eine Lambdasonde mit zwei Elektroden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist mit Vorteil für Breitbandlambdasonden einsetzbar. Darüber hinaus kann es auch bei sogenannten Sprungsonden bzw. Zweipunktsonden eingesetzt werden. Weiterhin ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Sensortypen anwendbar, beispielsweise Stickoxidsensoren oder Kohlenmonoxidsensoren, die bei der Bestimmung der Konzentration von Gaskomponenten in einem Messgas eingesetzt werden können. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft. Schließlich umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird. Mit besonderem Vorteil kommen die erfindungsgemäßen Computerprogramme bzw. Computerprogrammprodukte bei der Ausführung von Fahrzeugen zum Einsatz, um insbesondere bei Verwendung von Sensoren mit reduzierter Elektrodenanzahl die Konzentration von Gaskomponenten im Abgas zuverlässig und schnell zu bestimmen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen hervor. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 2 einen schematischer Verlauf des Sauerstoffgehalts mit zwei zeitdiskreten Betriebsmodi gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 3 einen schematischer Verlauf des Sauerstoffgehalts mit einem zeitdiskreten und einem doppeldeutigen kontinuierlichen Betriebsmodus gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figur 1 zeigt in schematischer Weise eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei sind ein erster Betriebsmodus 1 und ein zweiter Betriebsmodus 2 dargestellt. Der Betriebsmodus 1 beinhaltet ein Messverfahren mit wenigstens zwei Operationen pro Messwert zur Ermittlung der Gaskonzentration einer Gaskomponente in einem Messgas. Der zweite Betriebsmodus 2 beinhaltet ein Messverfahren mit weniger und/oder insgesamt schnelleren Operationen als im ersten Betriebsmodus, beispielsweise mit einer Operation pro Messwert, zur Ermittlung der Konzentration der Gaskomponente im Messgas. Das Messverfahren im ersten Betriebsmodus 1 ist ein verhältnismäßig langsames Messverfahren, das die genaue Ermittlung der Konzentration der Gaskomponente ermöglicht. Das Messverfahren im zweiten Betriebsmodus 2 ist ein relativ schnelles Messverfahren, das ebenfalls zur Ermittlung der Konzentration der Gaskomponente dient, das jedoch unter Umständen eingeschränkt aussagekräftig ist. Zwischen beiden Betriebsmodi wird gewechselt, so dass im Ergebnis ein Verfahren zum Betreiben eines Gassensors bereitgestellt wird, das auch bei reduzierter Gestaltung des Sensors, beispielsweise einer reduzierten Elektrodenanzahl, eine ausreichend genaue und ausreichend schnelle Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente im Messgas erlaubt. Der Wechsel zwischen den Betriebsmodi 1 und 2 erfolgt mittels eines Auswahlelements 3, beispielsweise eines Schalters. Dieses Auswahlelement 3 wird durch eine Vorgabe 4 gesteuert. Bei dieser Vorgabe 4 kann es sich beispielsweise um ein Signal aus einem Steuergerät, insbesondere dem Motorsteuergerät, handeln. Weiterhin kann es sich um andere externe oder interne Signale handeln, beispielsweise Signale der Steuerelektronik des Sensors. Weiterhin kann sich diese Vorgabe 4 auf Messwerte beziehen, die die Variation der Konzentration der Gaskomponente im Messgas widerspiegeln. Beispielsweise kann hierbei eine Differenz von zwei gemessenen Messwerten, insbesondere von in Folge gemessenen Messwerten, herangezogen werden, um ein Signal zum Wechsel über das Auswahlelement 3 zu induzieren. So kann bei wenig variierender Gaskonzentration im Messgas beispielsweise der erste Betriebsmodus 1 angesteuert werden. Bei stärker variierender Gaskonzentration, insbesondere bei größerer Differenz zwischen zwei gemessenen Messwerten, kann der zweite Betriebsmodus 2 über das Auswahlelement 3 angesteuert werden. Die in den verschiedenen Betriebsmodi 1 und 2 erfassten Messwerte, insbesondere die damit ermittelten Konzentrationen von Gaskomponenten, können als weitere Informationen bzw. Signale auf das Auswahlelement 3 einwirken. Figur 2 zeigt in schematischer Weise den zeitlichen Verlauf der Luftkennzahl Lambda, der um 1 alterniert. Der Sauerstoffgehalt wird mittels einer Lambdasonde gemessen. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Lambda als Maß für die Sauerstoffkonzentration in einem Messgas in mindestens zwei verschiedenen Betriebsmodi gemessen. In diesem Beispiel handelt es sich bei beiden Betriebsmodi jeweils um ein zeitdiskretes Messverfahren (durchgezogene Linien) mit einem bestimmten Fehlerintervall (gestrichelte Linien). Dieses Fehlerintervall spiegelt die Genauigkeit der Messung des jeweiligen Betriebsmodus wider. Im ersten Betriebsmodus 11 ist das Fehlerintervall verhältnismäßig klein bei verhältnismäßig langem Messintervall. Beim Betriebsmodus 12 ist das Fehlerintervall verhältnismäßig groß bei relativ kurzer Messdauer. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zwischen beiden Betriebsmodi gewechselt wird. Für Bereiche mit schwach variierender Luftkennzahl Lambda wird der langsamere, aber genauere Betriebsmodus 11 verwendet. Für die Bereiche mit stärker variierender Luftkennzahl Lambda wird der schnellere, aber stärker fehlerbehaftete Betriebsmodus 12 eingesetzt.
Figur 3 zeigt in vergleichbarer Weise den zeitlichen Verlauf der Luftkennzahl Lambda als kennzeichnende Größe für den Sauerstoffgehalt in einem Messgas, wobei gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei unterschiedliche Betriebsmodi vorgesehen sind. Der zeitdiskrete erste Betriebsmodus 21 liefert bei verhältnismäßig langer Messdauer einen verhältnismäßig genauen Messwert. Im zweiten Betriebsmodus 22 wird die Luftkennzahl Lambda kontinuierlich gemessen. Allerdings ergibt diese kontinuierliche Messung doppeldeutige Messwerte, die als zwei mögliche Zuordnungen 22, 22' mit ihren jeweiligen Fehlerbereichen (gestrichelte Linien) dargestellt sind. Die Auswahl der richtigen Zuordnung 22 und damit die Auswertung der Messwerte im zweiten Betriebsmodus erfolgt anhand der zuvor gemessenen zeitdiskreten Messwerte, die im verhältnismäßig genauen ersten Betriebsmodus 21 erzielt wurden. Anhand dieser Informationen aus den Messwerten des ersten Betriebsmodus 21 lassen sich die im zweiten Betriebsmodus erzielten doppeldeutigen Messwerte 22, 22' eindeutig auflösen und den tatsächlichen Sauerstoffkonzentrationen zuordnen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet einen Sensortyp, der als Breitbandlambdasonde zur Bestimmung des Restsauerstoffgehalts im Abgas eine Brennkraftmaschine lediglich zwei Elektroden aufweist. Dieser Sen- sortyp zeichnet sich durch eine annähernd lineare Kennlinie im mageren und eine weitere annährend lineare Kennlinie im fetten Abgas aus. Eine eindeutige Zuordnung eines Pumpstrommesswertes ist damit nicht möglich, da jeder Pumpstromwert sowohl einem Lambdawert im Mageren als auch einem Lambdawerte im Fetten zugeordnet werden kann (V-Kennlinie). Mittels einer periodischen Umpolung der Pumpspannung kann daraus ein eindeutiger Wert für Lambda ermittelt werden. Dies erfordert eine bestimmte Zeitspanne T, die eine erste Phase zur Messung in positiver Polarität, eine zweite Phase zum Umladen der Elektroden durch Anlegen geeigneter negativer Spannungen, eine dritte Phase zur Messung in negativer Polarität und eine vierte Phase zum Umladen der Elektroden durch Anlegen geeigneter positiver Spannung umfasst. Nach Durchlaufen dieser verschiedenen Operationen in einem Zyklus wird ein eindeutiger Messwert erzielt. Dieser Betriebsmodus wird erfindungsgemäß als erster Betriebsmodus bezeichnet, der verhältnismäßig langsam ist. Jede Einzelmessung jeder Polarität erzeugt einen Messwert für Lambda, der jedoch doppeldeutig ist. Wenn die Information hinzugezogen wird, ob Lambda größer oder kleiner als 1 ist, kann mit diesen Messwerten eindeutig auf den tatsächlichen Lambdawert geschlossen werden. Im zweiten Betriebsmodus gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird daher ein Messwert in nur einer Polarisation gemessen und aus diesem Messwert auf den tatsächlichen Lambdawert geschlossen. Dies ist solange möglich, solange kein Lambda- 1 -Durchgang stattfindet. Im zweiten Betriebsmodus wird daher nur in einer Polarisation gemessen, vorzugweise in der Polarisation, die im jeweiligen Moment anliegt. Solange kein Lambda- 1 -Durchgang stattfindet, ist damit eine kontinuierliche Messung mit eindeutiger Auswertung der Messwerte möglich. Findet ein Lambda- 1 -Durchgang statt, kann dies anhand des erst fallenden und dann wieder steigenden Pumpstroms detektiert werden, solange die Lambda-Änderung stetig ist. Beim normalen Benzinbetrieb können also im fetten bzw. im mageren Zustand eine oder mehrere genaue Messungen im zweiten Betriebsmodus erfolgen. Danach verfolgt der Sensor im zweiten Betriebsmodus die Lambda-Änderung, gegebenenfalls mit Detektion des Lambda- 1 -Durchgangs. Der Rückwechsel zum ersten, genauen Betriebsmodus findet zum Beispiel über einen Befehl des Motorsteuergeräts statt, das einen neuen statischen Lambdawert erwartet und/oder detektiert. Der Wechsel kann auch erfolgen, wenn die Pumpstromänderung pro Zeit gering genug geworden ist, oder wenn die Steuerelektronik der Lambdasonde aufgrund der aufgezeichneten Historie dem gemessenen Lambdawert einen zu geringen Verlässlichkeitswert zuordnet.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Betreiben eines Gassensors zur Bestimmung der Konzentration einer Gaskomponente in einem Messgas, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor in wenigstens zwei verschiedenen Betriebsmodi betrieben wird, wobei ein erster Betriebsmodus (1) ein Messverfahren mit wenigstens zwei Operationen pro Messwert und ein zweiter Betriebsmodus (2) ein schnelleres Messverfahren mit weniger und/oder insgesamt schnelleren Operationen als im ersten Betriebsmodus pro Messwert umfasst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Betriebsmodus für eine Auswertung des Messwerts zur Bestimmung der Konzentration der Gaskomponente in dem Messgas der Messwert mit weiteren Informationen kombiniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Informationen vom Motorsteuergerät bereitgestellt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Informationen von der Steuerelektronik des Gassensors bereitgestellt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Informationen durch Berücksichtigung von wenigstens einem zuvor gemessenen Messwert bereitgestellt werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Informationen eine Einschränkung des Konzentrationsbereichs der Gaskomponente sind.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für den zweiten Betriebsmodus eine Operation des ersten Betriebsmodus für die Messung des Messwerts genutzt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Betriebsmodi in Abhängigkeit von der Konzentration der Gaskomponente in dem Messgas gewechselt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei im zeitlichen Verlauf wenig variierender Gaskonzentration im Messgas der erste Betriebsmodus und/oder bei stärker variierender Gaskonzentration im Messgas der zweite Betriebsmodus durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel des Betriebsmodus in Abhängigkeit von der Differenz zwischen zwei gemessenen Messwerten erfolgt.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechsel des Betriebsmodus extern gesteuert wird, insbesondere durch das Motorsteuergerät.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor eine Lambdasonde, insbesondere eine Lambdasonde mit zwei Elektroden, ist.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gassensor ein Stickoxidsensor ist.
14. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät abläuft.
15. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
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