WO2011048002A1 - Vorrichtung und verfahren zur diagnose eines abgassensors - Google Patents

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Stefan Barnikow
Frank Friedhof
Ekkehart-Peter Wagner
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Continental Automotive Gmbh
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    • F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices

Definitions

  • the invention relates to a device and a method diagnosis of an exhaust gas sensor, in particular a linear oxygen probe, for an internal combustion engine.
  • exhaust gas sensors are used to comply with statutory emission limits, the signal of which is used to control the emission of internal combustion engines.
  • Frequently used exhaust gas sensors are so-called binary and linear lambda sensors as well as NOx sensors.
  • These types of exhaust gas sensors each comprise a heated solid electrolyte of yttrium-stabilized zirconia ceramics (Zr0 2 ).
  • Zr0 2 yttrium-stabilized zirconia ceramics
  • heating of the ceramic is provided.
  • the target temperature is either regulated to a predetermined value or pre-controlled depending on operating point.
  • the base material zirconium dioxide has two essential properties:
  • Zirconium oxide transported oxygen particles.
  • a widespread design of linear exhaust gas sensors consists of an arrangement of two interconnected cells of the basic material zirconium dioxide. In one cell, the so-called Nernst cell, the above-mentioned property is used. In the other, second cell, which is referred to as a pump cell, the property mentioned above under 2. is utilized.
  • An electronic control or control device connected to the exhaust gas sensor has the task of measuring the voltage value deviating from the 450 mV across the Nernst cell and initiating a suitable counterreaction in order to achieve the voltage of 450 mV again.
  • the exhaust gas sensor thus represents a controlled system, which must be kept in the operating point by the connected drive device.
  • Ceramic material since the measurement accuracy of the exhaust gas sensors is significantly dependent on the temperature.
  • a common method for temperature measurement is the use of an alternating current signal that is temporarily or continuously switched to the sensor cells and is evaluated temporarily or continuously.
  • the resulting AC voltage drop is measured via the probe cell.
  • the cell impedance obtained provides an indirect measure of the temperature of the cell in question.
  • the control of the cell voltage to 450 mV is usually stopped for a certain period of time to determine the resulting AC signal during this period.
  • an AC voltage signal is superimposed on the DC-oriented Nernst cell signal and the DC voltage signal necessary for the regulation of the Nernst voltage is separated from the AC voltage signal required for the temperature control by a suitable analog filter circuit.
  • Short circuits can be caused by unusual voltages at the respective Detect conclusions of the exhaust gas sensor by comparing the voltage applied there with predetermined upper or lower limits.
  • the detection of interruptions is difficult and has hitherto been realized by complex plausibility checks on the output signals of the drive circuit for the exhaust gas sensor.
  • Line interruptions can be detected, for example, based on measured internal resistances and pump currents or on the behavior of the control loops based thereon under suitable operating conditions of the motor.
  • the invention provides a device for diagnosing an exhaust gas sensor, in particular a linear oxygen probe, for an internal combustion engine.
  • the device comprises a first connection for connection to a first electrode of a first cell of the exhaust gas sensor, a second connection for connection to a second electrode of a second cell of the exhaust gas sensor, a third connection for connection to a junction of a second electrode of the first cell and a first electrode of the second cell of the exhaust gas sensor.
  • the first cell is called a Nernst cell.
  • the second cell constitutes the so-called pump cell.
  • the apparatus further comprises a first power source coupled to the first port for generating a current and impressing the first current into the first cell, and a second power source connected to the first power source second terminal is coupled to generate a second current and impressing the second current in the second cell.
  • the third terminal is held at a certain, constant or variable voltage, eg by being connected to a voltage source or to ground.
  • the device according to the invention is characterized by a diagnostic means which is designed to coordinate the first and the second power source for generating the first and the second current, each having predetermined signs, and which at respective first and second currents at the first and / or. or second and / or third terminal adjacent first and / or second and / or third voltages and to relate their amounts to the coordinated currents, whereby line breaks and / or short circuits at the first and / or second and / or third terminal are detectable.
  • a diagnostic means which is designed to coordinate the first and the second power source for generating the first and the second current, each having predetermined signs, and which at respective first and second currents at the first and / or. or second and / or third terminal adjacent first and / or second and / or third voltages and to relate their amounts to the coordinated currents, whereby line breaks and / or short circuits at the first and / or second and / or third terminal are detectable.
  • the invention further provides a method for diagnosing an exhaust gas sensor, in particular a linear oxygen probe, for an internal combustion engine by a device of the type described above.
  • the first and the second power source for generating the first and the second current each having predetermined sign coordinated controlled.
  • the first and / or second and / or third voltages applied to the first and / or second and / or third terminals at respective first and second currents are detected and their magnitudes related to the coordinated currents, line breaks and / or short circuits at the first and / or second and / or third terminal to detect.
  • the invention makes it possible to detect line interruptions without additional functional units in a drive circuit activating the exhaust gas sensor.
  • the Exhaust gas sensor designed as a linear oxygen probe, so for the Nernst cell, an AC power source is provided for measuring the internal resistance.
  • Another power source is necessary for the pumping cell to generate a pumping current.
  • the two current sources can be used for the diagnosis according to the invention, ie the coordinated power generation, by being controlled in a coordinated manner by the diagnostic means provided according to the invention.
  • the diagnosis of the exhaust gas sensor can be carried out very quickly.
  • it is possible to detect symptoms that indicate a lead fault and require activation of the diagnosis. Another advantage is that it requires less time than is allowed by law.
  • a real power source can drive its nominal current only when the voltage at the output of the power source is within a certain range. Typically, the current decreases as the voltage approaches one of the supply voltages of the power source. If a resistor is connected to the output of the current source and the resistance becomes too high, then the output voltage of the current source rises or falls in the direction of one of the supply voltages of the current source, whereby the amount of the current becomes small. If a positive and once a negative current is set at the current source, a high or a low resistance results in a high or a low output voltage, whereby a positive voltage results in a positive current and a negative voltage in the case of a negative current.
  • the diagnostic means for detecting a line interruption at the third terminal is configured to (a) the voltages at the first and the second terminal at positive first current and positive second current, (b) the voltages at the first and the second terminal at negative first current and negative second current, (c) the voltages at the first and second terminals at positive first current and negative second current, and (d) the voltages at the first and second terminals at negative first current and positive second current detect.
  • the diagnosis means for detecting a line interruption at the third terminal is designed to generate the first current in the case (c) smaller in magnitude than the second current, and in the case (d) to produce the first current smaller in magnitude than the second current.
  • the principle can also be applied if, in these cases, the first current is greater in magnitude than the second current.
  • the diagnostic means for detecting a line interruption at the third connection is designed for this, in the case (a) at the first connection and in the case of (b) at the first terminal and the second terminal, respectively, a low voltage, in the case (c) at the first terminal and the second terminal, respectively, a low voltage, and in the case (i ) to detect a high voltage at the first terminal and the second terminal, respectively.
  • a high voltage is understood as meaning a voltage which is close to the upper supply voltage of the respective power source.
  • a low voltage is understood to be a voltage that is close to the lower supply voltage of the respective power source.
  • an exhaust gas measurement is interrupted during the generation of the first and / or second current for determining a line interruption and / or a short circuit by the diagnostic means.
  • the diagnosis requires the impressing of certain currents in the first and second cell of the exhaust gas sensor. It therefore makes the shutdown of the normally active pumping current control (in the case of a linear exhaust gas probe) necessary. Meanwhile, no lambda measurement can be made.
  • the interruption of the lambda measurement is not critical since the basic presence of a line error leads to typical symptoms. For example, too high a resistance is measured or the pumping current regulator runs into a limit.
  • an activation of the diagnostic agent is only provided if the presence of a fault of the exhaust gas sensor has been detected by an error detection means. The diagnostic means ultimately serves to pinpoint the error accurately.
  • the diagnostic means comprises a first signal filter which is connected to the first and the third terminal and by which a first amplitude of the cell voltage of the first cell resulting from the first current can be determined and / or that to the second and third Connection is connected and a second amplitude resulting from the second current of the cell voltage of the second cell can be determined.
  • the first signal filter is switchable between the first and third terminals and the second and third terminals.
  • the diagnostic means comprises a first arithmetic unit for determining an average value of the cell voltage of the first cell.
  • the internal resistance measurement impresses an alternating current into the first cell (in the case of a linear exhaust gas probe into the Nernst cell). This means that the internal resistance measurement generates positive and negative first currents.
  • the signal filter coupled to the first and third terminals determines the resulting amplitude of the Nernst cell voltage. This means that the amplitude results from the difference between the voltages on the first line, which are positive and negative first stream.
  • the signal filter further determines the mean value of the Nernst cell voltage.
  • the diagnostic means comprises a second signal filter which is connected to the second and third terminals and by which a second amplitude of the cell voltage of the second cell resulting from the second current can be determined.
  • the diagnostic means comprises a second arithmetic unit for determining an average value of the cell voltage of the second cell.
  • Particularly advantageous is the use of a single signal filter, which can be selectively connected to the first or the second terminal.
  • the line connected to the first terminal is interrupted, and the condition of the line connected to the third terminal is not recognizable
  • the first power source is an AC power source for measuring an internal resistance of the first cell. It is also expedient if the second power source is a pump power source or is designed as a separate power source. In the presence of these two features, no further elements are necessary to determine the amplitudes and the mean, since the respective values are required for the internal resistance measurement of a linear exhaust gas probe.
  • FIG. 1 shows a circuit arrangement which shows the basic activation of a linear oxygen sensor
  • 3a, b, c the behavior of current and voltage of a real Stromguelle, to which a high output resistance is connected
  • 4a, b an equivalent circuit diagram and the course of the voltage at the second terminal of a diagnostic circuit according to the invention at positive first and second currents and a line interruption at the third terminal of the diagnostic circuit
  • FIGS. 8a and 8c show the use of the internal resistance measurement for
  • FIG. 1 shows an electrical equivalent circuit diagram of an exhaust gas sensor 10 designed as a two-cell pumping current probe, which is regulated and monitored by a control circuit 20 becomes. Only the relevant parts of the invention are shown in each case.
  • the exhaust gas sensor 10 comprises in a known manner as first cell a Nernst cell NZ and as a second cell a pump cell PZ.
  • the electrical equivalent circuit diagram of the Nernst cell NZ is formed by the series connection of a resistor 11 with the resistance value Rn and a voltage source 12 with the Nernst voltage Un.
  • the equivalent electrical circuit diagram of the pump cell PZ is formed by the series connection of a resistor 13 with the resistance Rp and a voltage source 14 with a pump voltage Up.
  • the Nernst cell NZ and the pump cell PZ are in turn connected in series with one another, wherein a Nernst cell voltage Vn drops across the Nernst cell NZ and a pump cell voltage Vp falls above the pump cell PZ.
  • the Nernst cell is connected between a first terminal VN and a third terminal VG of the drive circuit 20.
  • the pump cell PZ is connected between a second terminal VIP and the third terminal VG of the drive circuit. Accordingly, the node between the pumping cell PZ and the Nernst cell NZ is connected to the third terminal VG.
  • respective electrodes of the Nernst cell NZ and the pump cell PZ are connected to the first, second and third terminals VN, VIP, VG, wherein a so-called return of the exhaust gas sensor 10 is connected to the terminal VG.
  • the drive circuit 20 comprises a first power source SQ1, which is designed as an AC source.
  • the AC source SQ1 is used to measure the internal resistance of the Nernst cell NZ and is connected to the first terminal VN for this purpose. This is supplied with a positive supply voltage V + and a negative supply voltage V-. operated.
  • a first current Icp generated by the first current source SQ1 has a positive amount in the present description as it flows in the arrow direction from the first current source SQ1 toward the Nernst cell NZ. In a corresponding manner, the first negative-current current Icp flows from the Nernst cell NZ in the direction of the first current source SQ1.
  • the drive circuit 20 further comprises a second current source SQ2, which serves to generate a pump current of the pump cell PZ.
  • the second current source SQ2 is connected to the second terminal VIP, wherein an absolute positive current Ip flows from the second current source SQ2 in the direction of the pump cell PZ (with the arrow direction shown in the figure).
  • a negative second current flows from the pump cell PZ via the second terminal VIP in the direction of the second current source SQ2.
  • the third terminal VG connected to the return lines of the Nernst cell NZ and the pump cell PZ is connected to the drive circuit 20 with a so-called "virtual ground", which is a voltage source SP from the current-voltage characteristic
  • a real current source can only drive its nominal current if the voltage at its output is within a certain range.
  • the current decreases or increases when the voltage is one of the supply voltages V +, V- of the voltage source. This is illustrated by way of example in FIG. see equivalent circuit diagram of a real power source SQ, which is powered by supply voltages V +, V-.
  • the real current source SQ is coupled to a voltage source Ua, wherein the current source SQ drives a current Ia in the direction of the voltage source Ua.
  • FIGS. 2b, 2c show the characteristic of the current Ia as a function of the voltage Ua.
  • FIG. 2b shows the characteristic for a positive nominal current (ie, the current Ia flows in the direction indicated by the arrow in FIG. 2a), while
  • FIG. 2c illustrates the characteristic for the negative nominal current. It can easily be seen that the current Ia corresponds to a rated current Ia_N or -Ia_N as long as the voltage Ua does not approach the lower or upper supply voltage V-, V + too much.
  • FIGS. 3b and 3c shows the case in which the current source SQ has to drive its current Ia through a very high resistance Ra, which is infinite in the limit.
  • Ra becomes too large, the output voltage of the source rises or falls towards one of the supply voltages V + (in the case of a positive rated current) and V- (in the case of a negative rated current), the magnitude of the current Ia becoming small, ie approaches 0 mA.
  • This behavior is shown by way of example in FIGS. 3b and 3c, once for positive rated current Ia_N and once for negative rated current -IaN.
  • Nernstzelllid Vn and the pump cell voltage Vp are set, different levels of voltages at the terminals VN and VG. This relationship is shown schematically in FIG.
  • FIG. 4 a shows the electrical equivalent circuit diagram of the drive circuit 20 and the exhaust gas sensor 10 with the line interrupted to the third connection VG.
  • 4b shows the currents Icp and Ip, in each case above the voltage U (VIP) applied to the third connection VIP.
  • Icp_N or Ip_N respectively the expected rated current of the currents Icp or Ip is given in a fault-free case.
  • the current-voltage curve of the first current Icp is shifted by the sum of the cell voltages Vn and Vp in relation to a plot above the voltage U (VN) applied to the first terminal. This shift is marked AV in the figure.
  • a positive first current Icp and a negative second current Ip are set.
  • the second current Ip is greater in magnitude than the first current Icp.
  • the resulting voltage Ures at both the first terminal VN and the second terminal VIP is relatively low in accordance with the expected behavior of the real power source.
  • FIG. 5a represents the electrical equivalent circuit diagram of the exhaust gas sensor 10 connected to the drive circuit 20.
  • the currents Icp and Ip are shown in the correct direction according to their sign.
  • the line is interrupted according to the assumption.
  • FIG. 5b shows the course of the currents Icp and Ip over the voltage applied to the third terminal VIP
  • a negative first current Icp and a positive second current Ip are set.
  • the second current Ip is greater than the first current Icp.
  • the resulting voltage at the first and second terminals VN and VIP is expected to be high according to the behavior of real power sources. This situation is illustrated in FIG. 6.
  • FIG. 6a again shows the electrical equivalent circuit diagram of the exhaust gas sensor 10 connected to the control circuit 20.
  • the currents Icp and Ip are correctly drawn in accordance with their sign.
  • the line is again interrupted.
  • FIG. 6b shows the course of the currents Icp and Ip above the voltage U (VIP) which is established at the third terminal VIP.
  • the course of the first current Icp is shifted from the plot of the voltage across the first terminal VN by the sum of the cell voltages Vn + Vp.
  • the voltage which arises at the third terminal VIP again results on the basis of the condition to be fulfilled.
  • supply: Icp + Ip 0.
  • the currents Icp and Ip were plotted against the voltage U (VIP) at the third terminal VIP.
  • the following features are thus used to detect an interruption of the line connected to the third terminal VG: the voltages at the terminals VN and VG for positive Ip and Icp currents; the voltages at the terminals VN and VG at negative Icp and Ip currents.
  • FIG. 7 shows the voltage curves U (VN) at the first terminal VN and U (VIP) at the second terminal VIP as a function of the currents Icp and Ip.
  • the voltages which are respectively established at the terminals VN and VIP are interrupted for the cases “no error", “VN interrupted” (ie the line connected to the terminal VN is interrupted), “VIP interrupted “(ie the line connected to the VIP connection is interrupted) and” VG interrupted “(ie the line connected to the VG connection is interrupted).
  • detection thresholds are shown in each case for the steps 1, 2, 3 and 4.
  • the respective detection thresholds are represented by horizontal, broken lines.
  • the detection threshold for the interruption at the VIP connection is indicated by hatching from bottom left to top right.
  • the detection threshold for a break at port VN is indicated by hatching from top left to bottom right.
  • the detection threshold for the interruption at connection VG is marked by intersecting diagonal lines.
  • the voltage at connection VIP behaves according to a break in the line at connection VIP.
  • an untypical behavior of the voltage U (VN) is to be determined at the terminal VN, the predetermined detection thresholds in particular being exceeded in steps 3 and 4, in which the currents Icp and Ip have different signs.
  • the diagnosis can be designed particularly simply if an internal resistance measurement is implemented in the drive circuit and the results of which are also used for the diagnosis of the exhaust gas sensor. The internal resistance measurement impresses an alternating current in the Nernst cell NZ. This means that the AC source SQ1 generates positive and negative Icp currents.
  • a signal filter connected to the Nernst cell determines the resulting amplitude of the Nernst cell voltage Vn. This is done by forming the difference between the voltages at the terminal VN resulting in a positive and a negative Icp current. Furthermore, the signal filter forms the mean value of the Nernst cell voltage Vn.
  • FIG. 8a This procedure is shown schematically in FIG. 8a, wherein the rectangular course of the current Icp over time and the course of the voltage U (VN) at the terminal VN over time are shown.
  • Vn + and Vn- respectively the positive and negative amplitude of the voltage U (VN) is marked at the terminal VN.
  • Vn_AC As part of the internal resistance measurement, synchronized with the "Icp alternating current" Vn + at positive cell current and Vn measured at negative cell current.
  • the amplitude Vn_AC of the voltage applied to the terminal Vn results from the difference of Vn + and Vn- and is usually positive.
  • the amplitude Vp_AC and the mean value Vp_DC of the pump cell voltage Vp are determined.
  • a matrix for the detection of electrical faults can be set up for the same and opposite phase Ip and Icp currents:
  • Phase 1 is characterized in that Icp and Ip are in phase (see Fig. 8b). In phase 2, Icp and Ip are in antiphase (see Fig. 8c).
  • the voltage profile that results at the terminals VN and VIP and the conditions that apply when the lines connected to the terminal VG are interrupted are also shown.
  • the diagnosis requires the injection of certain currents into the Nernst cell NZ and pump cell PZ of the exhaust gas sensor 10.
  • the diagnosis therefore requires a shutdown of the normally active pump current control. This means that during the diagnosis temporarily no lambda measurement solution possible is. This is usually uncritical, as the presence of a lead defect in general leads to typical known symptoms. For example, an excessively high internal resistance is measured or the pump current regulator runs into one
  • diagnosis circuit performing the diagnosis is not explicitly shown.
  • the diagnostic circuit is part of the drive circuit 20 and is designed to carry out the voltage measurements necessary for the above-described diagnosis and to set them in relation to the currents impressed by the current sources SQ1 and SQ2.

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Vorrichtung zur Diagnose eines Abgassensors, insbesondere einer linearen Sauerstoffsonde, für eine Verbrennungskraftmaschine. Ein Diagnosemittel ist dazu ausgebildet, eine erste und eine zweite Stromquelle (SQ1, SQ2) zur Erzeugung eines ersten und eines zweiten Stroms (Icp, Ip) mit jeweils vorgegebenen Vorzeichen koordiniert zu steuern und die bei jeweiligen ersten und zweiten Strömen (Icp, Ip) an einem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss (VN, VIP, VG) anliegenden ersten und/oder zweiten und/oder dritten Spannungen zu ermitteln und deren Beträge zu den koordinierten Strömen in Bezug zu setzen, wodurch Leitungsunterbrechungen und/oder Kurzschlüsse an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss (VN, VIP, VG) detektierbar sind.

Description

Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zur Diagnose eines Abgassensors
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren Diagnose eines Abgassensors, insbesondere einer linearen erstoffsonde, für eine Verbrennungskraftmaschine.
Beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen werden für die Einhaltung von gesetzlich festgelegten Emissionsgrenzwerten Abgassensoren eingesetzt, deren Signal zur Emissionsregelung der Verbrennungskraftmaschinen verwendet wird. Häufig eingesetzte Abgassensoren sind sog. binäre und lineare Lambdason- den sowie NOx-Sensoren . Diese Typen von Abgassensoren umfassen jeweils einen beheizten Festkörperelektrolyten aus Yttri- um-stabilisierter Zirkondioxidkeramik (Zr02). Um bei Abgassensoren, die aus Zirkondioxid bestehen, die Sauerstoff- oder NOx-Konzentration in Form eines SauerStoffionenstroms durch den Festkörperelektrolyten messen zu können, ist eine Beheizung der Keramik vorgesehen. Die Zieltemperatur wird entweder auf einen vorgegebenen Wert geregelt oder betriebspunktabhängig vorgesteuert.
Das Basismaterial Zirkondioxid hat zwei wesentliche Eigenschaften :
Wenn an einer Elektrode des Abgassensors eine Sauerstoffkonzentration von Lambda = 1 und an einer anderen Elektrode des Abgassensors eine Sauerstoffkonzentration von Lambda = unendlich (gleichbedeutend mit Umgebungsluft) anliegt, so stellt sich zwischen den beiden Elekt roden eine elektrische Spannung von 450 mV ein. Diese Spannung wird als Nernst-Spannung bezeichnet, welche nach dem Physiker Walther Nernst benannt ist. Wenn durch das Zirkondioxid des Abgassensors ein elektrischer Strom geführt wird, werden durch das
Zirkondioxid SauerStoffteilchen transportiert.
Eine weit verbreitete Ausführung von linearen Abgassensoren besteht aus einer Anordnung von zwei miteinander verbundenen Zellen des Grundmaterials Zirkondioxid. In der einen Zelle, der sog. Nernst-Zelle, wird hierbei die oben unter 1. genannte Eigenschaft ausgenutzt. In der anderen, zweiten Zelle, welche als Pump-Zelle bezeichnet wird, wird die oben unter 2. genannte Eigenschaft ausgenutzt. Bei einem solchen linearen Abgassensor befindet sich zwischen den beiden Zellen eine mit dem Abgasstrom durch eine Diffusionsbarriere verbundene abgeschlossene Zelle (die sog. Reference Cavity), in der sich eine Sauerstoffkonzentration von Lambda = 1 einstellen soll. Solange die Sauerstoffkonzentration den Wert Lambda = 1 aufweist, kann zwischen den Elektroden der Nernst-Zelle eine elektrische Spannung von 450 mV gemessen werden. Sobald jedoch, verursacht durch eine Abweichung von der idealen Sauerstoffkonzentration Lambda = 1 im Abgas, durch die Diffusionsbarriere Sauerstoffteilchen zu- oder abfließen, wird in der abgeschlossenen Zelle die Sauerstoffkonzentration beein- flusst. Hierdurch weicht die elektrische Spannung zwischen den Elektroden der Nernst-Zelle von den zu erzielenden 450 mV ab .
Eine mit dem Abgassensor verbundene Regelelektronik oder An- steuervorrichtung hat die Aufgabe, den von den 450 mV abweichenden Spannungswert über der Nernst-Zelle zu messen und eine geeignete Gegenreaktion einzuleiten, um die Spannung von 450 mV wieder zu erzielen. Die Gegenreaktion besteht darin, durch die Pump-Zelle des Abgassensors einen elektrischen Strom zu schicken. Hierdurch werden so viele Sauerstoffteilchen in die abgeschlossene Zelle transportiert, dass die Sau- erstoffkonzentration wieder zu Lambda = 1 ausgeglichen wird. Der Stromfluss kann hierbei in beide Richtungen erfolgen, da auch die Sauerstoffkonzentration im Abgas sowohl größer als auch kleiner als Lambda = 1 sein kann.
Regelungstechnisch stellt der Abgassensor somit eine Regelstrecke dar, die durch die angeschlossene Ansteuervorrichtung im Arbeitspunkt gehalten werden muss.
Bei Abgassensoren, insbesondere bei linearen SauerStoffSonden, wird eine präzise Kontrolle der Temperatur des
Keramikmaterials vorgenommen, da die Messgenauigkeit der Abgassensoren erheblich von der Temperatur abhängig ist. Ein gängiges Verfahren zur Temperaturmessung besteht in der Verwendung eines Wechselstromsignals, das temporär oder kontinuierlich auf die Sensorzellen geschaltet wird und temporär oder kontinuierlich ausgewertet wird. Hierbei wird der resultierende Wechselspannungsabfall über die Sondenzelle gemessen. Die gewonnene Zellenimpedanz stellt ein indirektes Maß für die Temperatur der entsprechenden Zelle dar. Für die Durchführung der Impedanzmessung wird bei linearen Abgassensoren die Regelung der Zellenspannung auf 450 mV in der Regel für eine bestimmte Zeit angehalten, um in dieser Zeitspanne das resultierende Wechselspannungssignal zu ermitteln. Alternativ wird dem gleichspannungsorientierten Nernst- Zellensignal ein Wechselspannungs Signal überlagert und durch eine geeignete analoge Filterschaltung das für die Regelung der Nernst-Spannung notwendige Gleichspannungssignal von dem für die Temperaturregelung notwendigen Wechselspannungssignal getrennt .
Zur Erfüllung gesetzlicher Anforderungen ist es darüber hinaus notwendig, die elektrischen Anschlüsse des Abgassensors auf Kurzschlüsse und Unterbrechungen zu prüfen. Kurzschlüsse lassen sich an ungewöhnlichen Spannungen an jeweiligen An- Schlüssen des Abgassensors erkennen, indem ein Vergleich der dort anliegenden Spannung mit vorgegebenen Ober- oder Untergrenzen erfolgt. Die Erkennung von Unterbrechungen ist demgegenüber schwierig und ist bisher durch aufwändige Plausibili- tätsprüfungen an den Ausgangssignalen der AnsteuerSchaltung für den Abgassensor realisiert. Leitungsunterbrechungen können beispielsweise anhand von gemessenen Innenwiderständen und Pumpströmen bzw. anhand der Verhaltens darauf aufbauender Regelschleifen unter geeigneten Betriebsbedingungen des Mo- tors erkannt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die Erkennung von Fehlern auf einfachere Weise durchgeführt werden kann.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zur Diagnose eines Abgassensors, insbesondere einer linearen Sauerstoffsonde, für eine Verbrennungskraftmaschine. Die Vorrichtung umfasst einen ersten Anschluss zur Verbindung mit einer ersten Elektrode einer ersten Zelle des Abgas sensors , einen zweiten Anschluss zur Verbindung mit einer zweiten Elektrode einer zweiten Zelle des Abgassensors, einen dritten Anschluss zur Verbindung mit einem Knotenpunkt einer zweiten Elektrode der ersten Zelle und einer ersten Elektrode der zweiten Zelle des Abgassen- sors. Bei einem linearen Abgassensor wird die erste Zelle als Nernst-Zelle bezeichnet. Die zweite Zelle stellt die sog. Pump-Zelle dar. Die Vorrichtung umfasst ferner eine erste Stromguelle, die mit dem ersten Anschluss gekoppelt ist zur Erzeugung eines Stroms und Einprägung des ersten Stroms in die erste Zelle, sowie eine zweite Stromguelle, die mit dem zweiten Anschluss gekoppelt ist zur Erzeugung eines zweiten Stroms und Einprägung des zweiten Stroms in die zweite Zelle. Der dritte Anschluß wird auf einer bestimmten, konstanten oder variablen, Spannung gehalten, z.B. indem er mit einer Spannungsguelle oder mit Masse verbunden wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch ein Diagnosemittel aus, das dazu ausgebildet ist, die erste und die zweite Stromguelle zur Erzeugung des ersten und des zweiten Stroms mit jeweils vorgegebenen Vorzeichen koordiniert zu steuern, und die bei jeweiligen ersten und zweiten Strömen an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss anliegenden ersten und/oder zweiten und/oder dritten Spannungen zu ermitteln und deren Beträge zu den koordinierten Strömen in Bezug zu setzen, wodurch Leitungsunterbrechungen und/oder Kurzschlüsse an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss detektierbar sind.
Die Erfindung schafft weiter ein Verfahren zur Diagnose eines Abgassensors, insbesondere einer linearen Sauerstoffsonde, für eine Verbrennungskraftmaschine durch eine Vorrichtung der oben beschriebenen Art. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die erste und die zweite Stromguelle zur Erzeugung des ersten und des zweiten Stroms mit jeweils vorgegebenen Vorzeichen koordiniert gesteuert. Die bei jeweiligen ersten und zweiten Strömen an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss anliegenden ersten und/oder zweiten und/oder dritten Spannungen werden ermittelt und deren Beträge werden zu den koordinierten Strömen in Bezug gesetzt, um Leitungsunterbrechungen und/oder Kurzschlüsse an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss zu detektieren.
Die Erfindung ermöglicht insbesondere die Erkennung von Lei- tungsunterbrechungen ohne zusätzliche Funktionseinheiten in einer den Abgassensor ansteuernden AnsteuerSchaltung . Ist der Abgassensor als lineare SauerStoffsonde ausgebildet, so ist für die Nernst-Zelle eine Wechselstromquelle zur Messung des Innenwiderstands vorgesehen. Eine weitere Stromquelle ist für die Pump-Zelle zur Erzeugung eines Pumpstroms notwendig. Die beiden Stromquellen können für die erfindungsgemäße Diagnose, d.h. die koordinierte Stromerzeugung, eingesetzt werden, indem diese durch das erfindungsgemäß vorgesehene Diagnosemittel in einer vorgegebenen Weise koordiniert angesteuert werden. Die Diagnose des Abgassensors ist sehr schnell durchführbar. Darüber hinaus ist die Erkennung von Symptomen, die auf einen Leitungsfehler hinweisen und eine Aktivierung der Diagnose notwendig machen, möglich. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass hierzu weniger Zeit benötigt wird, als gesetzlich erlaubt ist.
Die Erfindung basiert auf der Kenntnis des Verhaltens von realen Stromquellen. Eine reale Stromquelle kann ihren nominalen Strom nur dann treiben, wenn die Spannung am Ausgang der Stromquelle innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Typischerweise nimmt der Strom ab bzw. zu, wenn die Spannung sich einer der Versorgungsspannungen der Stromquelle nähert. Ist ein Widerstand am Ausgang der Stromquelle angeschlossen und wird der Widerstand zu groß, dann steigt bzw. fällt die Ausgangsspannung der Stromquelle in Richtung einer der Versorgungsspannungen der Stromquelle, wobei der Betrag des Stroms klein wird. Wird an der Stromquelle einmal ein positiver und einmal ein negativer Strom eingestellt, so ergibt sich bei einem hohen bzw. unendlichen Widerstand eine hohe bzw. eine niedrige Ausgangsspannung, wobei bei positivem Strom eine positive und bei negativem Strom eine negative Spannung resultiert. Die Berücksichtigung dieser Kenntnis des Verhaltens realer Stromquellen ermöglicht die Erkennung von Unterbrechungen in Leitungen. Um bestimmen zu können, in welcher der Leitungen, die mit dem ersten, zweiten oder dritten Anschluss der Vorrichtung zur Diagnose verbunden ist, eine Unterbre- chung vorliegt, erfolgt eine koordinierte Steuerung der ersten und zweiten Stromguelle sowie eine Auswertung der an den jeweiligen Anschlüssen anliegenden Spannungen.
Von besonderem Interesse ist die Erkennung einer Unterbrechung einer mit dem dritten Anschluss verbundenen Leitung. Über den dritten Anschluss sind die Rückleitungen der ersten und zweiten Zelle üblicherweise zusammengefasst und in der Ansteuer- bzw. Diagnoseschaltung mit einer sog. „virtuellen Masse" verbunden, welche von der Strom-Spannungs-Charakteristik her eine Spannungsguelle ist.
Erfindungsgemäß ist das Diagnosemittel zur Erkennung einer Leitungsunterbrechung an dem dritten Anschluss dazu ausgebildet, (a) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss bei positivem ersten Strom und positivem zweiten Strom, (b) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss bei negativem ersten Strom und negativem zweiten Strom, (c) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss bei positivem ersten Strom und negativem zweiten Strom, und (d) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss bei negativem ersten Strom und positivem zweiten Strom zu detektieren.
Insbesondere ist das Diagnosemittel zur Erkennung einer Leitungsunterbrechung an dem dritten Anschluss dazu ausgebildet, im Fall (c) den ersten Strom betragsmäßig kleiner als den zweiten Strom, und im Fall (d) den ersten Strom betragsmäßig kleiner als den zweiten Strom zu erzeugen. Das Prinzip lässt sich jedoch ebenso anwenden, wenn in diesen Fällen der erste Strom betragsmäßig größer ist als der zweite Strom.
In einer weiteren Konkretisierung ist das Diagnosemittel zur Erkennung einer Leitungsunterbrechung an dem dritten An- schluss dazu ausgebildet, im Fall (a) an dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss jeweils eine hohe Spannung, im Fall (b) an dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss jeweils eine niedrige Spannung, im Fall (c) an dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss jeweils eine niedrige Spannung, und im Fall (d) an dem ersten Anschluss und dem zweiten Anschluss jeweils eine hohe Spannung zu detektieren . Unter einer hohen Spannung wird hierbei eine nahe der oberen Versorgungsspannung der jeweiligen Stromguelle liegende Spannung verstanden. Unter einer niedrigen Spannung wird eine nahe der unteren Versorgungsspannung der jeweiligen Stromguelle liegende Spannung verstanden. Dies basiert darauf, dass der erste und der zweite Strom nicht über den dritten Anschluss fließen können, somit die Summe aus dem ersten und dem zweiten Strom Null sein muss. Dabei unterscheiden sich die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss in den Fällen (a) und (b) nicht wesentlich von denen bei einer Unterbrechung in den mit den jeweiligen Anschlüssen verbundenen Leitungen selbst. In den Fällen (c) und (d) ist jedoch das Verhalten an dem Anschluss mit einem betragsmäßig niedrigeren eingestellten Strom anders. Wo bei einer Unterbrechung der Leitung an dem ersten Anschluss selbst eine hohe Spannung zu erwarten ist, wird eine niedrige Spannung beobachtet, und anders herum.
Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist während der Erzeugung des ersten und/oder zweiten Stroms zur Ermittlung einer Leitungsunterbrechung und/oder eines Kurschlusses durch das Diagnosemittel eine Abgasmessung unterbrochen. Die Diagnose erfordert die Einprägung bestimmter Ströme in die erste und zweite Zelle des Abgassensors. Sie macht daher die Abschaltung der normalerweise aktiven Pumpstromregelung (im Falle einer linearen Abgassonde) notwendig. Währenddessen kann keine Lambda-Messung vorgenommen werden.
In der Regel ist die Unterbrechung der Lambda-Messung jedoch unkritisch, da das prinzipielle Vorhandensein eines Leitungs- fehlers zu typischen Symptomen führt. Beispielsweise wird ein zu hoher Widerstand gemessen oder der Pumpstromregler läuft in eine Begrenzung. Zweckmäßigerweise ist eine Aktivierung des Diagnosemittels lediglich dann vorgesehen, wenn durch ein Fehlerdetektionsmittel das Vorliegen eines Fehlers des Abgassensors festgestellt wurde. Das Diagnosemittel dient letztendlich dazu, den Fehler genau zu lokalisieren.
Gemäß einer weiteren konkreten Ausgestaltung umfasst das Diagnosemittel ein erstes Signalfilter, das an den ersten und den dritten Anschluss angeschlossen ist und durch das eine sich aus dem ersten Strom ergebende erste Amplitude der Zellspannung der ersten Zelle ermittelbar ist und/oder das an den zweiten und dritten Anschluss angeschlossen ist und das eine sich aus dem zweiten Strom ergebende zweite Amplitude der Zellspannung der zweiten Zelle ermittelbar ist. Zweckmäßigerweise ist das erste Signalfilter zwischen dem ersten und dritten Anschluss und dem zweiten und dritten Anschluss umschaltbar .
Insbesondere umfasst das Diagnosemittel eine erste Recheneinheit zur Ermittlung eines Mittelwerts der Zellspannung der ersten Zelle. Diese Ausgestaltung ist besonders dann zweckmäßig, wenn in der AnsteuerSchaltung für den Abgassensor eine Innenwiderstandsmessung implementiert ist und deren Ergebnisse verwendet werden können. Die Innenwiderstandsmessung prägt einen Wechselstrom in die erste Zelle (im Falle einer linearen Abgassonde in die Nernst-Zelle ) ein. Dies bedeutet, durch die Innenwiderstandsmessung werden positive und negative erste Ströme erzeugt. Das mit dem ersten und dem dritten Anschluss gekoppelte Signalfilter bestimmt die sich ergebende Amplitude der Nernst-Zellenspannung . Dies bedeutet, die Amplitude ergibt sich aus der Differenz zwischen den Spannungen auf der ersten Leitung, die sich bei positivem und negativem ersten Strom ergeben. Das Signalfilter bestimmt weiterhin den Mittelwert der Nernst-Zellenspannung .
In entsprechender Weise umfasst das Diagnosemittel ein zweites Signalfilter, das an den zweiten und dritten Anschluss angeschlossen ist und durch das eine sich aus dem zweiten Strom ergebende zweite Amplitude der Zellspannung der zweiten Zelle ermittelbar ist. Insbesondere umfasst das Diagnosemittel eine zweite Recheneinheit zur Ermittlung eines Mittelwerts der Zellspannung der zweiten Zelle. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines einzigen Signalfilters, das wahlweise mit dem ersten oder dem zweiten Anschluss verbunden werden kann. Durch das Vorsehen eines jeweiligen Signalfilters, welcher der ersten bzw. zweiten Zelle zugeordnet ist, und der Möglichkeit, Amplitudenmittelwerte der jeweiligen Zellspannungen bei gleich- und gegenphasigen ersten und zweiten Strömen ermitteln zu können, kann eine Vielzahl von elektrischen Fehlern erkannt werden. Insbesondere können folgende Fehler festgestellt werden:
- kein Fehler
- die mit dem ersten Anschluss verbundene Leitung ist unterbrochen, wobei der Zustand der mit dem dritten Anschluss verbundenen Leitung nicht erkennbar ist
- die mit dem zweiten Anschluss verbundene Leitung ist unterbrochen, wobei der Zustand der mit dem dritten Anschluss verbundenen Leitung nicht erkennbar ist
- die jeweils mit dem ersten und dem zweiten Anschluss verbundene Leitungen sind unterbrochen, wobei der Zustand der mit dem dritten Anschluss verbundenen Leitung nicht erkennbar ist
- die mit dem dritten Anschluss verbundene Leitung ist unterbrochen, wobei die mit dem ersten und zweiten Anschluss verbundenen Leitungen in Ordnung sind
- an der ersten Leitung liegt ein Kurzschluss mit einer oberen Versorgungsspannung vor an dem ersten Anschluss liegt ein Kurzschluss mit einer unteren Versorgungsspannung vor
an dem zweiten Anschluss Iiegt ein Kurzschluss mit der oberen Versorgungsspannung vor
an dem zweiten Anschluss Iiegt ein Kurzschluss mit der unteren Versorgungsspannung vor
an dem dritten Anschluss Iiegt ein Kurzschluss mit der oberen Versorgungsspannung vor
an dem dritten Anschluss Iiegt ein Kurzschluss mit der unteren Versorgungsspannung vor .
Gemäß einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist die erste Stromguelle eine Wechselstromguelle zur Messung eines Innenwiderstands der ersten Zelle. Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn die zweite Stromguelle eine Pumpstromguelle ist oder als separate Stromguelle ausgeführt ist. Bei Vorliegen dieser beiden Merkmale sind keine weiteren Elemente notwendig, um die Amplituden und den Mittelwert zu ermitteln, da die jeweiligen Werte für die Innenwiderstandsmessung einer linearen Abgassonde benötigt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, welche die prinzipielle Ansteuerung einer linearen SauerStoffson- de zeigt,
Fig. 2a, b, c die Strom-Spannungs-Charakteristik einer realen Stromguelle,
Fig. 3a, b, c das Verhalten von Strom und Spannung einer realen Stromguelle, an die ein hoher Ausgangswiderstand angeschlossen ist, Fig. 4a, b ein Ersatzschaltbild und den Verlauf der Spannung am zweiten Anschluss einer erfindungsgemäßen Diagnoseschaltung bei positiven ersten und zweiten Strömen und einer Leitungsunter- brechung am dritten Anschluss der Diagnoseschaltung, ein Ersatzschaltbild und den Verlauf der Spannung am zweiten Anschluss der erfindungsgemäßen Diagnoseschaltung bei einem positiven ersten und einem negativen zweiten Strom und einer Leitungsunterbrechung am dritten Anschluss der Diagnoseschaltung, ein Ersatzschaltbild und den Verlauf der Spannung am zweiten Anschluss der erfindungsgemäßen Diagnoseschaltung bei einem negativen ersten und einem positiven zweiten Strom und einer Leitungsunterbrechung am dritten Anschluss der Diagnoseschaltung,
Fig. 7 die Strom- und Spannungsverläufe am ersten und zweiten Anschluss der Diagnoseschaltung bei unterschiedlichen Betriebs zuständen,
Fig. 8a eine schematische Darstellung der bei einer linearen SauerStoffsonde durchgeführten Innen- widerstandsmessung, und Fig. 8b und 8c die Nutzung der InnenwiderStandsmessung zur
Fehlerdiagnose .
Fig. 1 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild eines als Zweizellen-Pumpstromsonde ausgebildeten Abgassensors 10, welcher von einer AnsteuerSchaltung 20 geregelt und überwacht wird. Dabei sind jeweils nur die für die Erfindung relevanten Teile dargestellt.
Der Abgassensor 10 umfasst in bekannter Weise als erste Zelle eine Nernst-Zelle NZ und als zweite Zelle eine Pump-Zelle PZ . Das elektrische Ersatzschaltbild der Nernst-Zelle NZ ist durch die Serienschaltung aus einem Widerstand 11 mit dem Widerstandswert Rn und einer Spannungsguelle 12 mit der Nernst- Spannung Un gebildet. In entsprechender Weise ist das elekt- rische Ersatzschaltbild der Pump-Zelle PZ durch die Serienschaltung aus einem Widerstand 13 mit dem Widerstandswert Rp und einer Spannungsguelle 14 mit einer Pumpspannung Up gebildet. Die Nernst-Zelle NZ und die Pump-Zelle PZ sind wiederum seriell miteinander verschaltet, wobei über der Nernst-Zelle NZ eine Nernstzellspannung Vn und über der Pump-Zelle PZ eine Pumpzellspannung Vp abfällt.
Die Nernst-Zelle ist zwischen einem ersten Anschluss VN und einem dritten Anschluss VG der AnsteuerSchaltung 20 verschal- tet . Die Pump-Zelle PZ ist zwischen einem zweiten Anschluss VIP und dem dritten Anschluss VG der AnsteuerSchaltung verschaltet. Demgemäß ist der Knotenpunkt zwischen der Pump- Zelle PZ und der Nernst-Zelle NZ mit dem dritten Anschluss VG verbunden. In der Realität sind jeweilige Elektroden der Nernst-Zelle NZ und der Pump-Zelle PZ mit dem ersten, dem zweiten und dem dritten Anschluss VN, VIP, VG verbunden, wobei mit dem Anschluss VG eine sog. Rückleitung des Abgassensors 10 verbunden ist. Die Ansteuerschaltung 20 umfasst eine erste Stromguelle SQ1, welche als Wechselstromguelle ausgebildet ist. Die Wechsel- stromguelle SQ1 dient zur Messung des Innenwiderstands der Nernst-Zelle NZ und ist zu diesem Zweck mit dem ersten Anschluss VN verbunden. Diese wird mit einer positiven Versor- gungsspannung V+ und einer negativen Versorgungs Spannung V- betrieben. Ein von der ersten Stromquelle SQ1 erzeugter erster Strom Icp weist in der vorliegenden Beschreibung einen positiven Betrag auf, wenn dieser in Pfeilrichtung von der ersten Stromquelle SQ1 in Richtung der Nernst-Zelle NZ fließt. In entsprechender Weise fließt der erste Strom Icp mit negativem Betrag von der Nernst-Zelle NZ in Richtung der ersten Stromquelle SQ1.
Die Ansteuerschaltung 20 umfasst weiter eine zweite Strom- quelle SQ2, welche zur Erzeugung eines Pump-Stroms der Pump- Zelle PZ dient. Die zweite Stromquelle SQ2 ist mit dem zweiten Anschluss VIP verbunden, wobei ein betragsmäßig positiver Strom Ip von der zweiten Stromquelle SQ2 in Richtung der Pump-Zelle PZ (mit der in der Figur gezeigten Pfeilrichtung) fließt. Ein betragsmäßig negativer zweiter Strom fließt von der Pump-Zelle PZ über den zweiten Anschluss VIP in Richtung der zweiten Stromquelle SQ2.
Der mit den Ruckleitungen der Nernst-Zelle NZ und der Pump- Zelle PZ verbundene dritte Anschluss VG ist an der Ansteuerschaltung 20 mit einer sog. „virtuellen Masse" verbunden, die von der Strom-Spannungs-Charakteristik her eine Spannungsquelle SP ist . Für das erfindungsgemäße Vorgehen werden die Strom-Spannungs- Charakteristika der ersten und zweiten Stromquelle SQ1, SQ2 und der als Spannungsquelle SP ausgebildeten virtuellen Masse ausgenutzt . Eine reale Stromquelle kann ihren nominalen Strom nur dann treiben, wenn die Spannung an ihrem Ausgang innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt. Typischerweise nimmt der Strom ab bzw. zu wenn die Spannung sich einer der Versorgungsspannungen V+, V- der Spannungsquelle liegt. Dies ist exemplarisch in der Fig. 2 dargestellt. Fig. 2a zeigt hierbei das elektri- sehe Ersatzschaltbild einer realen Stromquelle SQ, die durch Versorgungsspannungen V+, V- versorgt ist. Ausgangsseitig ist die reale Stromquelle SQ mit einer Spannungsquelle Ua gekoppelt, wobei die Stromquelle SQ einen Strom Ia in Richtung der Spannungsquelle Ua treibt. In den Figuren 2b, 2c ist jeweils die Charakteristik des Stroms Ia in Abhängigkeit der Spannung Ua dargestellt. Fig. 2b zeigt hierbei die Charakteristik für einen positiven Nennstrom (d.h. der Strom Ia fließt in der in Fig. 2a mit Pfeil gekennzeichneten Richtung), während Fig. 2c die Charakteristik für negativen Nennstrom illustriert. Hierbei ist gut erkennbar, dass der Strom Ia einem Nennstrom Ia_N bzw. -Ia_N entspricht, solange die Spannung Ua sich nicht zu sehr der unteren bzw. oberen Versorgungsspannung V-, V+ annähert .
Fig. 3 zeigt den Fall, in dem die Stromquelle SQ ihren Strom Ia durch einen sehr hohen Widerstand Ra, der im Grenzfall unendlich ist, treiben muss. Wird der Widerstand Ra zu groß, dann steigt bzw. fällt die Ausgangsspannung der Quelle in Richtung einer der Versorgungsspannungen V+ (im Falle eines positiven Nennstroms) bzw. V- (im Falle eines negativen Nennstroms), wobei der Betrag des Stroms Ia klein wird, d.h. sich 0 mA annähert. Dieses Verhalten ist exemplarisch in den Figuren 3b und 3c, einmal für positiven Nennstrom Ia_N und einmal für negativen Nennstrom -IaN, dargestellt. Wird an der Stromquelle SQ einmal ein positiver und einmal ein negativer Strom eingestellt, so ergibt sich bei einem hohen bzw. unendlichen Widerstand einmal eine hohe und einmal eine niedrige Ausgangsspannung, wobei bei positivem Strom eine positive und bei negativem Strom eine negative Spannung zu erwarten ist .
Durch die Berücksichtigung des Verhaltens realer Stromquellen wird die Erkennung von Unterbrechungen in den Leitungen, die mit dem ersten und dem dritten Anschluss verbunden sind, prinzipiell ermöglicht. Allerdings ist hiermit noch nicht er- kennbar, ob eine Unterbrechung in der mit dem dritten Anschluss VG verbundenen Leitung (sog. VG-Leitung) vorliegt. Bei unterbrochener VG-Leitung könnten die Ströme aus einer der Stromguellen SQ1 bzw. SQ2 immer noch in die andere Strom- guelle SQ2 bzw. SQ1 fließen, da über die beiden Zellen NZ und PZ des Abgassensors 10 immer noch eine elektrische Verbindung besteht .
Zur Erkennung einer unterbrochenen VG-Leitung, d.h. einer mit dem dritten Anschluss VG der Ansteuerschaltung 20 verbundenen Leitung, werden deshalb Symptome herangezogen, die sich bei gleichzeitiger Einstellung bestimmter Ströme in den vorhandenen Stromguellen SQ1, SQ2 ergeben: 1. In der Stromguelle SQ1 wird in einem ersten Schritt ein positiver Strom Icp eingestellt. Ferner wird in der Stromguelle SQ2 ein positiver Strom Ip eingestellt. Beide Ströme fließen über den ersten bzw. zweiten Anschluss VN bzw. VIP in die jeweiligen Zellen hinein. Da der ge- wünschte Strom aufgrund der Leitungsunterbrechung am Anschluss VG nicht abfließen kann, muss Icp+Ip=0 gelten. Gemäß der in Verbindung mit Fig. 2 erläuterten Strom- Spannungs-Charakteristik der Stromguellen SQ1, SQ2 müssen sich an den Anschlüssen VN und VIP jeweils hohe Spannungen einstellen. Je nachdem, wie hoch die
Nernstzellspannung Vn und die Pumpzellspannung Vp sind, stellen sich unterschiedlich hohe Spannungen an den Anschlüssen VN und VG ein. Dieser Zusammenhang ist schematisch in Fig. 4 dargestellt.
Fig. 4a zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der Ansteuerschaltung 20 und des Abgassensors 10 bei unterbrochener Leitung an den dritten Anschluss VG . Fig. 4b zeigt die Ströme Icp und Ip, jeweils über der an dem dritten Anschluss VIP anliegenden Spannung U(VIP). Mit Icp_N bzw. Ip_N ist jeweils der erwartete Nennstrom der Ströme Icp bzw. Ip in einem fehlerfreien Fall angegeben. Die Strom-Spannungs-Kurve des ersten Stroms Icp ist hierbei gegenüber einer Auftragung über der am ersten Anschluss anliegenden Spannung U(VN) um die Summe der Zellspannungen Vn und Vp verschoben. Diese Verschiebung ist in der Figur mit AV gekennzeichnet. Die sich an dem dritten Anschluss VIP einstellende, resultierende Spannung Ures bestimmt sich aus den Strom-Spannungs- Kennlinien der Quellen SQ1 und SQ2 durch die Bedingung Icp+Ip=0. Dies bedeutet, bei Ures sind die Ströme Icp und Ip betragsmäßig gleich groß, weisen jedoch unterschiedliche Vorzeichen auf.
In einem nächsten Schritt werden negative Ströme Icp und Ip eingestellt. Da wiederum die Bedingung Icp+Ip=0 gelten muss, stellen sich niedrige Spannungen ein. Die Bestimmung der resultierenden Spannung Ures erfolgt analog zu dem in Verbindung mit Fig. 4 beschriebenen Vorgehen.
In einem nächsten Schritt wird ein positiver erster Strom Icp und ein negativer zweiter Strom Ip eingestellt. Der zweite Strom Ip ist hierbei dem Betrag nach größer als der erste Strom Icp. Die resultierende Spannung Ures sowohl am ersten Anschluss VN als auch am zweiten Anschluss VIP ist entsprechend dem erwarteten Verhalten der realen Stromguelle relativ niedrig.
Diese Situation ist der Fig. 5 entnehmbar, wobei Fig. 5a das elektrische Ersatzschaltbild des mit der Ansteuerschaltung 20 verbundenen Abgassensors 10 darstellt. Die Ströme Icp und Ip sind hierbei entsprechend ihres Vorzeichens in der korrekten Richtung dargestellt. Am drit- ten Anschluss VG ist die Leitung gemäß der Annahme unterbrochen .
Fig. 5b zeigt den Verlauf der Ströme Icp und Ip über der an dem dritten Anschluss VIP anliegenden Spannung
U(VIP) . Der Strom Icp ist wiederum gegenüber einer Auftragung über der am ersten Anschluss VN anliegenden Spannung U(VN) um die Summe der Zellspannungen Vn+Vp verschoben. Nachdem wiederum die Bedingung Icp+Ip=0 erfüllt sein muss, ergibt sich die erwartete niedrige Spannung Ures, bei der die Ströme Icp und Ip betragsmäßig gleich groß sind, aber ein unterschiedliches Vorzeichen aufweisen.
Abschließend wird in einem vierten Schritt ein negativer erster Strom Icp und ein positiver zweiter Strom Ip eingestellt. Dem Betrag nach ist der zweite Strom Ip größer als der erste Strom Icp. Die resultierende Spannung an den ersten und zweiten Anschlüssen VN und VIP ist entsprechend des Verhaltens realer Stromguellen erwartungsgemäß hoch. Diese Situation ist in Fig. 6 verdeutlicht.
Fig. 6a zeigt wiederum das elektrische Ersatzschaltbild des mit der AnsteuerSchaltung 20 verbundenen Abgassensors 10. Dabei sind die Ströme Icp und Ip entsprechend ihres Vorzeichens korrekt eingezeichnet. Am Anschluss VG ist die Leitung wiederum unterbrochen.
Fig. 6b zeigt den Verlauf der Ströme Icp und Ip über der sich am dritten Anschluss VIP einstellenden Spannung U(VIP) . Der Verlauf des ersten Stroms Icp ist gegenüber einer Auftragung über der Spannung am ersten Anschluss VN um die Summe der Zellspannungen Vn+Vp verschoben. Die sich an dem dritten Anschluss VIP einstellende Spannung ergibt sich wiederum aufgrund der zu erfüllenden Bedin- gung: Icp+Ip=0. Diese ist bei einer verhältnismäßig hohen Spannung U(VIP) erfüllt, vgl. die sich einstellende Spannung Ures . In der vorangegangenen Beschreibung wurden die Ströme Icp und Ip über der sich am dritten Anschluss VIP einstellenden Spannung U(VIP) aufgetragen. Es versteht sich von selbst, dass die Ströme Icp und Ip auch über der sich am ersten Anschluss VN einstellenden Spannung U(VN) aufgetragen werden könnten, wobei auch die Bedingung Icp+Ip=0 erfüllt sein muss. In entsprechender Weise muss dann die Verschiebung der Strom- Spannungs-Charakteristiken von Ip und Icp aufgrund der Summe der Zellspannungen Vn+Vp berücksichtigt werden. In den ersten beiden Schritten 1 und 2 unterscheiden sich die Spannungen auf den Leitungen nicht wesentlich von denen bei einer Unterbrechung in der jeweiligen Leitung selbst. In den Schritten 3 und 4 ist das Verhalten auf der Leitung mit dem betragsmäßig niedrigeren eingestellten Strom, d.h. der mit dem ersten Anschluss VN verbundenen Leitung, jedoch anders.
Wo bei einer Unterbrechung der Leitung selbst eine hohe Spannung zu erwarten ist, wird bei Unterbrechung der mit dem driten Anschluß verbundenen Leitung eine niedrige Spannung beobachtet, und anders herum.
Zur Erkennung einer Unterbrechung der mit dem dritten Anschluss VG verbundenen Leitung werden somit folgende Merkmale herangezogen: Die Spannungen an den Anschlüssen VN und VG bei positiven Ip- und Icp-Strömen; die Spannungen an den An- Schlüssen VN und VG bei negativen Icp- und Ip-Strömen. Die
Spannungen an den Anschlüssen VN und VG bei positiven Ip- und negativen Icp-Strömen; die Spannungen an den Anschlüssen VN und VG bei negativem Ip- und positivem Icp-Strom. Entsprechend der vorangegangenen Darstellung werden die Ströme Ip und Icp koordiniert und die Spannungsmessungen an zumindest einem der Anschlüsse VN und VG dazu in Bezug gesetzt, ob die Ströme gleiche oder unterschiedliche Vorzeichen haben und die Beträge in einem vorgegebenen Verhältnis zueinander stehen. Diese Vorgehensweise ist exemplarisch in Fig. 7 in einer Mat- rix dargestellt.
Fig. 7 zeigt die Spannungsverläufe U(VN) am ersten Anschluss VN und U(VIP) am zweiten Anschluss VIP in Abhängigkeit der Ströme Icp und Ip . Für die beschriebenen Schritte 1, 2, 3 und 4 sind die sich jeweils an den Anschlüssen VN und VIP einstellenden Spannungen für die Fälle „kein Fehler", „VN unterbrochen" (d.h. die mit dem Anschluss VN verbundene Leitung ist unterbrochen), „VIP unterbrochen" (d.h. die mit dem Anschluss VIP verbundene Leitung ist unterbrochen) und „VG un- terbrochen" (d.h. die mit dem Anschluss VG verbundene Leitung ist unterbrochen) dargestellt. In den Diagrammen der Spannungsverläufe U(VN) und U(VIP) sind jeweils für die Schritte 1, 2, 3 und 4 Erkennungsschwellen eingezeichnet. Die jeweiligen Erkennungsschwellen sind durch horizontale, durchbrochene Linien dargestellt. Die Erkennungsschwelle für die Unterbrechung am Anschluss VIP ist durch eine Schraffur von links unten nach rechts oben gekennzeichnet. Die Erkennungsschwelle für eine Unterbrechung am Anschluss VN ist durch eine Schraffur von links oben nach rechts unten gekennzeichnet. Die Er- kennungs schwelle für die Unterbrechung am Anschluss VG ist durch sich kreuzende, diagonal verlaufende Linien gekennzeichnet .
Während im Fall „kein Fehler" keine der Schwellen durch eine der Spannungen U(VN) bzw. U(VIP) überschritten wird, liegt im Fall „VN unterbrochen" eine Überschreitung der Schwellen am Anschluss VN in allen Schritten 1 bis 4 vor. Demgegenüber verhält sich die Spannung U(VIP) am Anschluss VIP unauffällig . Ist die Leitung am Anschluss VIP unterbrochen, so verhält sich die Spannung U(VN) am Anschluss VN normal, während die Spannung U(VIP) am Anschluss VIP in allen Schritten 1, 2, 3 und 4 die jeweilige Erkennungsschwelle überschreitet.
Ist eine Leitung am Anschluss VG unterbrochen, so verhält sich die Spannung am Anschluss VIP entsprechend einer Unterbrechung der Leitung am Anschluss VIP. Allerdings ist am Anschluss VN ein untypisches Verhalten der Spannung U(VN) fest- zustellen, wobei insbesondere in den Schritten 3 und 4, in denen die Ströme Icp und Ip unterschiedliche Vorzeichen aufweisen, die vorgegebenen Erkennungsschwellen überschritten sind . Besonders einfach lässt sich die Diagnose gestalten, wenn in der Ansteuerschaltung eine Innenwiderstandsmessung implementiert ist und deren Ergebnisse auch für die Diagnose des Abgassensors verwendet werden. Die Innenwiderstandsmessung prägt einen Wechselstrom in die Nernst-Zelle NZ ein. Dies be- deutet, durch die Wechselstromguelle SQ1 werden positive und negative Icp-Ströme erzeugt. Ein mit der Nernst-Zelle verbundenes Signalfilter bestimmt die sich ergebende Amplitude der Nernstzellspannung Vn . Dies erfolgt dadurch, dass die Differenz zwischen den Spannungen an dem Anschluss VN, die sich bei einem positiven und einem negativen Icp-Strom ergeben, gebildet wird. Ferner bildet das Signalfilter den Mittelwert der Nernstzellspannung Vn .
Dieses Vorgehen ist schematisch in Fig. 8a dargestellt, wobei der rechteckförmige Verlauf des Stroms Icp über die Zeit sowie der Verlauf der Spannung U(VN) am Anschluss VN über die Zeit dargestellt sind. Mit Vn+ und Vn- ist jeweils die positive bzw. negative Amplitude der Spannung U(VN) am Anschluss VN gekennzeichnet. Im Rahmen der Innenwiderstandsmessung wer- den synchronisiert mit dem „Icp-Wechselstrom" Vn+ bei positi- vem Zellstrom und Vn- bei negativem Zellstrom gemessen. Die Amplitude Vn_AC der an dem Anschluss Vn anliegenden Spannung ergibt sich aus der Differenz von Vn+ und Vn- und ist üblicherweise positiv. Der Mittelwert Vn_DC wird wie folgt berechnet: Vn_DC=(Vn+ + Vn-)/2. Auf analoge weise werden die Amplitude Vp_AC und der Mittelwert Vp_DC der Pumpzellspannung Vp ermittelt.
Mit den vorliegenden Messwerten lässt sich bei gleich- und gegenphasigen Ip- und Icp-Strömen eine Matrix zur Erkennung von elektrischen Fehlern aufstellen:
Figure imgf000023_0001
Figure imgf000024_0001
In der Matrix sind verschiedene detektierbare Fehler dargestellt, wobei die jeweils zu erfüllenden Bedingungen für Vn_AC in Phase 1, Vn_AC in Phase 2, Vp_AC in Phase 1, Vp_AC in Phase 2, Vn_DC und Vp_DC erfüllt sein müssen. max_limit kennzeichnet eine obere, detektierte Schranke, mit-limit kennzeichnet eine untere, überwachte Schranke. Sind in einem jeweiligen Tabelleneintrag zwei Bedingungen (Schranken) genannt, so müssen diese beiden gleichzeitig erfüllt sein. Abgeprüft wird jeweils das Verhalten der Spannungen an den Anschlüssen VN und VIP bei koordiniert eingeprägten Strömen Icp und Ip .
Phase 1 ist dadurch gekennzeichnet, dass Icp und Ip gleichphasig sind (vgl. Fig. 8b) . In Phase 2 sind Icp und Ip gegen- phasig (vgl. Fig. 8c) . Der sich an den Anschlüssen VN und VIP ergebende Spannungsverlauf sowie die bei einer Unterbrechung der mit dem Anschluss VG verbundenen Leitungen geltenden Bedingungen sind ferner dargestellt.
Die Diagnose erfordert die Einprägung bestimmter Ströme in die Nernst-Zelle NZ und Pump-Zelle PZ des Abgassensors 10. Die Diagnose macht daher eine Abschaltung der normalerweise aktiven Pump-Stromregelung nötig. Dies führt dazu, dass während der Diagnose vorübergehend keine Lambda-Mes sung möglich ist. Dies ist in der Regel unkritisch, da das prinzipielle Vorhandensein eines Leitungsfehlers zu typischen bekannten Symptomen führt. Beispielsweise wird ein zu hoher Innenwiderstand gemessen oder der Pump-Stromregler läuft in eine
Endlage. Die Diagnose muss daher nur durchgeführt werden, wenn ohnehin ein Fehler erkannt wurde und dieser genauer bestimmt werden muss.
In den schematischen Figuren ist die die Diagnose durchfüh- rende Diagnoseschaltung nicht explizit dargestellt. Die Diagnoseschaltung ist Teil der AnsteuerSchaltung 20 und ist dazu ausgebildet, die zur oben beschriebenen Diagnose notwendigen Spannungsmessungen durchzuführen und diese in Bezug zu den durch die Stromguellen SQ1 und SQ2 eingeprägten Ströme zu setzen.

Claims

Patentansprüche
Vorrichtung zur Diagnose eines Abgassensors (10), insbesondere einer linearen Sauerstoffsonde, für eine Verbrennungskraftmaschine , umfassend :
einen ersten Anschluss (VN) zur Verbindung mit einer ersten Elektrode einer ersten Zelle (NZ) des Abgassensors ( 10 ) ,
einen zweiten Anschluss (VIP) zur Verbindung mit einer zweiten Elektrode einer zweiten Zelle (PZ) des Abgassensors ( 10 ) ,
einen dritten Anschluss (VG) zur Verbindung mit einem Knotenpunkt einer zweiten Elektrode der ersten Zelle (NZ) und einer ersten Elektrode der zweiten Zelle (PZ) des Abgassensors (10),
eine erste Stromguelle (SQ1), die mit dem ersten Anschluss (VIP) gekoppelt ist zur Erzeugung eines ersten Stroms (Icp) und Einprägung in die erste Zelle (NZ), eine zweite Stromguelle (SQ2), die mit dem zweiten Anschluss (VN) gekoppelt ist zur Erzeugung eines zweiten Stroms (Ip) und Einprägung in die zweite Zelle (PZ), und ein Diagnosemittel, das dazu ausgebildet ist,
- die erste und die zweite Stromguelle (SQ1, SQ2) zur Erzeugung des ersten und des zweiten Stroms (Icp, Ip) mit jeweils vorgegebenen Vorzeichen koordiniert zu steuern, und
- die bei jeweiligen ersten und zweiten Strömen (Icp, Ip) an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss (VN, VIP, VG) anliegenden ersten und/oder zweiten und/oder dritten Spannungen zu ermitteln und deren Beträge zu den koordinierten Strömen in Bezug zu setzen, wodurch Leitungsunterbrechungen und/oder Kurzschlüsse an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss (VN, VIP, VG) detektierbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Diagnosemittel zur Erkennung einer Leitungsunterbrechung an dem dritten Anschluss (VG) dazu ausgebildet ist,
(a) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss
(VN, VIP) bei positivem ersten Strom (Icp) und positivem zweiten Strom (Ip),
(b) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss (VN, VIP) bei negativem ersten Strom (Icp) und negativem zweiten Strom (Ip),
(c) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss (VN, VIP) bei positivem ersten Strom (Icp) und negativem zweiten Strom (Ip), und
(d) die Spannungen an dem ersten und dem zweiten Anschluss (VN, VIP) bei negativem ersten Strom (Icp) und positivem zweiten Strom (Ip)
zu detektieren.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei dem das Diagnosemittel zur Erkennung einer Leitungsunterbrechung an dem dritten
Anschluss (VG) dazu ausgebildet ist, im Fall
(c) den ersten Strom (Icp) betragsmäßig kleiner als den
zweiten Strom (Ip), und
(d) den ersten Strom (Icp) betragsmäßig kleiner als den
zweiten Strom (Ip)
zu erzeugen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, bei dem das Diagnosemittel zur Erkennung einer Leitungsunterbrechung an dem dritten Anschluss (VG) dazu ausgebildet ist, im Fall
(a) an dem ersten Anschluss (VN) und dem zweiten Anschluss (VIP) jeweils eine hohe Spannung,
(b) an dem ersten Anschluss (VN) und dem zweiten Anschluss (VIP) jeweils eine niedrige Spannung, an dem ersten Anschluss (VN) und dem zweiten Anschluss
(VIP) jeweils eine niedrige Spannung, und
an dem ersten Anschluss (VN) und dem zweiten Anschluss
(VIP) jeweils eine hohe Spannung,
detektieren .
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der während der Erzeugung des ersten und/oder zweiten Stroms (Icp, Ip) zur Ermittlung einer Leitungsunterbrechung und/oder eines Kurzschlusses durch das Diagnosemittel eine Abgasmessung unterbrochen ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der eine Aktivierung des Diagnosemittels vorgesehen ist, wenn durch ein Fehlerdetektionsmittel das Vorliegen eines Fehlers des Abgassensors festgestellt wurde.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Diagnosemittel ein erstes Signalfilter umfasst, das an den ersten und dritten Anschluss (VN, VG) angeschlossen ist und durch das eine sich aus dem ersten Strom (Icp) ergebende erste Amplitude der Zellspannung (Vn) der ersten Zelle (NZ) ermittelbar ist, und/oder das an den zweiten und dritten Anschluss (VIP, VG) angeschlossen ist und das eine sich aus dem zweiten Strom (Ip) ergebende zweite Amplitude der Zellspannung (Vp) der zweiten Zelle (PZ) ermittelbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei der das erste Signalfilter zwischen dem ersten und dritten Anschluss (VN, VG) und dem zweiten und dritten Anschluss (VIP, VG) umschaltbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, bei der das Diagnosemittel eine erste Recheneinheit zur Ermittlung eines Mittelwerts der Zellspannung (Vn) der ersten Zelle (NZ) umfasst . 10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, be der das Diagnosemittel ein zweites Signalfilter umfasst das an den zweiten und dritten Anschluss (VIP, VG) ange schlössen ist und durch das eine sich aus dem zweiten Strom (Ip) ergebende zweite Amplitude der Zellspannung (Vp) der zweiten Zelle (PZ) ermittelbar ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Diagnosemittel eine zweite Recheneinheit zur Ermittlung eines Mittelwerts der Zellspannung (Vp) der zweiten Zelle (PZ) umfasst.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die erste Stromguelle (SQ1) eine Wechselstromguelle zur Messung eines Innenwiderstands der ersten Zelle (NZ) ist .
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die zweite Stromguelle eine Pumpstromguelle ist oder als separate Stromguelle ausgeführt ist. 14. Verfahren zur Diagnose eines Abgassensors (10), insbesondere einer linearen Sauerstoffsonde, für eine Verbrennungskraftmaschine, durch eine Vorrichtung, welche folgendes umfasst:
- einen ersten Anschluss (VN) zur Verbindung mit einer ersten Elektrode einer ersten Zelle (NZ) des Abgassensors ( 10 ) ,
- einen zweiten Anschluss (VIP) zur Verbindung mit einer zweiten Elektrode einer zweiten Zelle (PZ) des Abgassensors ( 10 ) , - einen dritten Anschluss (VG) zur Verbindung mit einem Knotenpunkt einer zweiten Elektrode der ersten Zelle (NZ) und einer ersten Elektrode der zweiten Zelle (PZ) des Abgassensors (10),
- eine erste Stromguelle (SQ1), die mit dem ersten Anschluss (VIP) gekoppelt ist zur Erzeugung eines ersten Stroms (Icp) und Einprägung in die erste Zelle (NZ),
- eine zweite Stromguelle (SQ2), die mit dem zweiten Anschluss (VIP) gekoppelt ist zur Erzeugung eines zweiten Stroms (Ip) und Einprägung in die zweite Zelle (PZ), und
- ein Diagnosemittel,
bei dem
- die erste und die zweite Stromguelle (SQ1, SQ2) zur Erzeugung des ersten und des zweiten Stroms (Icp, Ip) mit jeweils vorgegebenen Vorzeichen koordiniert gesteuert werden, und
- die bei jeweiligen ersten und zweiten Strömen (Icp, Ip) an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss (VN, VIP, VG) anliegenden ersten und/oder zwei- ten und/oder dritten Spannungen ermittelt werden und deren Beträge zu den koordinierten Strömen in Bezug gesetzt werden, um Leitungsunterbrechungen und/oder Kurzschlüsse an dem ersten und/oder zweiten und/oder dritten Anschluss (VN, VIP, VG) zu detektieren.
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