WO2017186519A1 - Verfahren zur diagnose eines stickoxidsensors in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur diagnose eines stickoxidsensors in einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2017186519A1
WO2017186519A1 PCT/EP2017/059035 EP2017059035W WO2017186519A1 WO 2017186519 A1 WO2017186519 A1 WO 2017186519A1 EP 2017059035 W EP2017059035 W EP 2017059035W WO 2017186519 A1 WO2017186519 A1 WO 2017186519A1
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pumping
cavity
electrode
oxygen
measuring
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PCT/EP2017/059035
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English (en)
French (fr)
Inventor
Christian Heidtkamp
David Wieland
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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Application filed by Continental Automotive Gmbh filed Critical Continental Automotive Gmbh
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4175—Calibrating or checking the analyser

Definitions

  • the present invention relates to a method for diagnosing a nitrogen oxide sensor arranged in an exhaust tract of an internal combustion engine, in particular a method for diagnosing the functionality and measuring accuracy of the nitrogen oxide sensor.
  • Nitrogen oxide sensors allow a measurement of the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas of internal combustion engines, for example gasoline or diesel engines. This z. B. an optimal control and diagnosis of nitrogen oxide catalysts by the
  • DE 10 2007 035 768 AI discloses a method for diagnosing a arranged in an exhaust system of an internal combustion ⁇ machine ⁇ nitric oxide sensor, the at least one adjusting device for adjusting the oxygen content of occurred in the sensor exhaust gas by means of an electrical variable and at least one the nitrogen oxide content of the exhaust gas Having characteristic measuring output issuing measuring device.
  • a defined oxygen content in the exhaust gas which has entered the sensor is set with the adjusting device by setting a defined diagnostic value of the electrical device, a corresponding measured value of the measuring device is compared with a reference value belonging to the defined oxygen content and a comparison is made based on the comparison result Diagnosis of
  • DE 697 32 582 T2 discloses a method and a device for measuring the oxygen concentration and the nitrogen oxide concentration using a nitrogen oxide sensor.
  • DE 103 12 732 B4 discloses a method for operating a measuring probe for measuring a gas concentration in a measuring gas with an oxygen ion-conducting solid electrolyte having a measuring cavity for receiving the measuring gas, a measuring electrode and an outer electrode.
  • Measuring electrode and outer electrode flowing pumping current trans ⁇ ported oxygen ions from the measuring electrode to Au ⁇ Hzelektrode In this case, a check of the measuring electrode is carried out by determining the available electrode surface for the oxygen diffusion or a dependent value by a predetermined oxygen concentration is set in the Meßkavtician, impressed a predetermined constant pumping current between the measuring electrode and outer electrode and the resulting Nernst potential at the Measuring electrode is measured, the time is measured until the measured Nernstpotential jumps from small to large values, the measured time period is compared to a predetermined threshold and a defect of the measuring electrode is detected when the measured time is less than the predetermined threshold.
  • the present invention is based on the idea within the Meßkavtician a nitrogen oxide sensor, a predetermined
  • the nitrogen oxide sensor comprises one of a first pump cavity associated first pump electrode, a second pump cavity, which is connected to the first pump cavity via a first diffusion path associated second Pum ⁇ pelektrode and a measurement cavity, which is connected to the second pump cavity via a second diffusion path, associated measuring electrode, which outputs a reading of the nitrogen oxide content and / or oxygen content of the exhaust gas measured value.
  • the measuring electrode of the nitrogen oxide sensor is designed to output a measured value indicating the stick oxide content of the exhaust gas during normal operation and to output a measured value indicating the oxygen content of the introduced oxygen during the self-diagnosis.
  • the method according to the invention comprises a discharging oxygen from the first pump cavity by means of the first pump electrode, an introduction of oxygen into the second pump cavity by means of the second pump electrode, a flow of the introduced to the second pump cavity oxygen at least partially in the measurement ⁇ cavity, detecting a diagnostic measurement value in the measuring cavity by means of the measuring electrode and a determination that the
  • Nitrogen sensor is faulty when the detected diagnosis ⁇ reading deviates from a predetermined reference value by a predetermined threshold.
  • the self-diagnosis can be carried out almost independently of the exhaust gas composition. More specifically, one can hermetically separate from the exhaust gas and perform the self-diagnosis independently of the exhaust gas composition. It should be noted that the self-diagnosis is preferably only carried out when the Sauer ⁇ oxygen content in the exhaust gas is between about 0.5% and about 20%.
  • the application of oxygen from the first pump cavity is made such that a predetermined first Sau ⁇ erstoffgehalt is established in the first pump cavity. Additionally or alternatively, the introduction of oxygen into the second pumping cavity takes place such that a predetermined second oxygen content is established in the second pumping cavity. Zu ⁇ additional or alternatively, the flow of oxygen from the second pumping cavity is carried out in the Meßkavtician such that adjusts a predetermined third oxygen content in the Meßkavtician.
  • the application of oxygen from the first pumping cavity by controlling the first pumping electrode comprises detecting a first Nernst voltage between the first pumping electrode and a reference electrode at the beginning of the diagnosis and holding the first Nernst voltage at the detected value, such that the oxygen almost completely or with defined slip out of the exhaust gas is pumped.
  • the control of the nitrogen oxide sensor thus changes into a VO / IPO control.
  • the detected first Nernst voltage may also be a first electrode voltage, which is composed of the first Nernst voltage and a first pumping voltage generated by the first pumping current, in particular in the case of an unpulsed first pumping current.
  • the terms Nernst voltage and electrode voltage are used, in particular with respect to the first Nernst voltage and the first electrode voltage.
  • the electrode voltage is a voltage between the j ehog electrode (first pumping electrode, second pump electrode, the measuring electrode) and a REFERENCED ⁇ zelektrode illustrating a oxygen reference.
  • the current applied to the respective electrode (first pumping current, second pumping current, measuring current) generates a voltage which, together with the respective Nernst voltage, forms the electrode voltage.
  • first pumping current, second pumping current, measuring current generates a voltage which, together with the respective Nernst voltage, forms the electrode voltage.
  • the electrode voltage is detected during a turn-off time of a pulsed current, the influence of the resulting voltage is almost eliminated, and the electrode voltage is almost equal to the Nernst voltage, since relaxation portions may be further present.
  • the discharge of oxygen from the first pumping cavity by means of controlling the first pumping electrode .
  • the application of oxygen from the first pumping cavity by means of controlling the first pumping electrode further comprises applying an unpulsed first pumping current to the first pumping electrode and detecting the first electrode voltage.
  • the discharge of oxygen from the first pumping cavity by means of controlling the first pumping electrode in a further advantageous embodiment of the method according to the invention may include maintaining a first Nernst voltage between the first pumping electrode and a reference electrode at a predetermined value.
  • the predetermined value preferably corresponds to a voltage value at which the oxygen is almost completely pumped out of the exhaust gas, for example a value which is between about 250 mV and about 500 mV, preferably between about 350 mV and about 400 mV.
  • Pumping current is a pulsed current and the relaxed electrode voltage corresponding to the first Nernst voltage is controlled.
  • the first Nernst voltage is maintained at the predetermined value for a predetermined period of time and that the method for self-diagnosis further comprises detecting a first offset current value, one from the first pumping cavity into the second pumping cavity through the first diffusion path indicates a second offset ⁇ setstromwerts, the a residual nitrogen oxide content and / or
  • the amount of oxygen introduced into the second pumping cavity by means of the second pumping electrode can be adjusted such that the oxygen content to be set in the second pumping cavity can be achieved effectively and as accurately as possible. For example, if a desired oxygen content in the second pumping cavity is to be adjusted by a pumping current of approximately +25 ⁇ , but a first offset current value of approximately -3 ⁇ is detected, the amount of oxygen introduced by the second pumping electrode may be approximately +22 ⁇ with a second pumping current adjusted to the desired oxygen content.
  • the second offset current value is subtracted from the diagnostic value before the comparison with the reference value takes place.
  • the introduction of oxygen into the second pumping cavity comprises applying a second pumping current to the second pumping electrode so that oxygen is introduced into or pumped into the second pumping cavity.
  • the current flow of the second pumping current and oxygen ion current during the self-diagnosis is opposite to the current flow of the second pumping current and oxygen ion current during the normal measuring operation of the nitrogen oxide sensor.
  • the predetermined reference value before Domver ⁇ use of the nitrogen oxide sensor in a developed state by applying oxygen from the first pumping cavity by means of the first pumping electrode, an introduction of oxygen into the second pumping cavity by means of the second pumping electrode, a flow of oxygen introduced into the second pumping cavity at least partially into the measuring cavity, and detecting the reference value in the measuring cavity by means of the measuring electrode. Consequently, the determination of the reference value takes place in the same way as the detection of the diagnostic measured value during the self-diagnosis, only with the difference that the reference value is already determined in the production plant of the nitrogen oxide sensor in a new state and outside of an outlet tract. It is preferable that the predetermined threshold is about 50%, preferably about 30%, of the predetermined reference value.
  • Fig. 1 shows a schematic sectional view through an exemplary game at ⁇ nitrogen oxide sensor
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view through a further exemplary nitrogen oxide sensor, FIG. _
  • FIG. 3 is an exemplary flowchart of a method for diagnosing a in an exhaust system of a
  • FIG. 1 is a schematic sectional view of an exemplary nitrogen oxide sensor 10 is shown, which is adapted in an exhaust duct of an internal combustion engine (not shown) to be positioned and grasp the nitrogen oxide content and the oxygen content in the exhaust gas of the internal combustion engine to he ⁇ .
  • the nitrogen oxide sensor 10 has a main body 12 made of a solid electrolyte, which is preferably formed from a mixed crystal of zirconium oxide and yttrium oxide and / or by a mixed crystal of zirconium oxide and calcium oxide.
  • a first pumping cavity 20, a second pumping cavity 30 and a measuring cavity 40 are provided within the main body 12.
  • the first pumping cavity 20 is connected to the exterior of the main body 12 via a communication path 15.
  • exhaust gas can flow through the connection path 15 into the first pumping cavity 20.
  • the second pumping cavity 30 is connected to the first pumping cavity 20 via a first diffusion path 25.
  • the first diffusi ⁇ onspfad 25 is provided, for example in the form of a very thin slot reserved by the oxygen with a 1
  • the first diffusion path 25 may be filled or padded with a porous filler to form a diffusion rate regulating layer.
  • the measuring cavity 40 is connected to the second pumping cavity 30 via a second diffusion path 35.
  • the second diffusion path 35 is provided, for example, in the form of a very thin slit through which oxygen can flow at a predetermined rate.
  • the second diffusion path 35 may be filled or padded with a porous filler to form a diffusion rate regulating layer.
  • the diffusion rate layers may alternatively be referred to as diffusion barriers.
  • the first diffusion path 25 and the second diffusion path 35 are designed such that the exhaust gas can only partially flow through them. By knowing the cross sections of the first and second diffusion paths 25, 35 and / or by knowing the respective porous fillers, the diffusion rate through the first and second diffusion paths 25, 35 can be determined.
  • a reference cavity 50 directly communicating with the exterior of the main body 12 is formed.
  • a reference electrode 52 is arranged within the reference cavity 50.
  • the reference cavity 50 is in contact with the ambient air, i. H. not associated with the exhaust gas, and is configured to form an oxygen reference for the various electrodes disposed in the nitrogen oxide sensor 10.
  • a first electrode 22 is arranged on an outer side of the main body 12.
  • the oxygen present in the exhaust gas is ionized by applying a reference current to the first electrode 22 be diffused by the main body 12 as oxygen ions to the reference electrode 52 and there converted back into oxygen molecules to form an oxygen reference.
  • a first pumping electrode 24 is arranged within the first pumping cavity 20.
  • the oxygen present in the exhaust gas can be ionized within the first pumping cavity 20 and travel through the main body 12 as oxygen ions.
  • a first electrode voltage or first Nernst voltage V0 is indirectly formed between the first pumping electrode 24 and the reference electrode 52. More specifically, the first electrode voltage or the first Nernst voltage V0 is formed directly from the residual oxygen still present in the first pumping cavity 20.
  • a second pump ⁇ electrode 34 is arranged within the second pumping cavity.
  • the oxygen present in the gas mixture can be ionized within the second pumping cavity 30 and migrate through the main body 12 as oxygen ions. Due to the second one of the pump cavity 30 is brought ⁇ oxygen ions is formed between the second pump electrode 34 and the reference electrode 52 indirectly a second electrode voltage or second Nernst voltage VI. More precisely, the second electrode voltage or the second Nernst voltage VI forms directly from the residual oxygen still present in the second pumping cavity 30.
  • a measurement electrode is arranged ⁇ 44 which is adapted to ionize present in ⁇ nerrenz the measurement cavity 40 oxygen and / or nitrogen oxides during the measurement operation of the nitrogen oxide sensor 10 for applying a measuring current IP2, so that the oxygen ions through the Main body 12 can walk or get.
  • a third electrode voltage or third Nernst voltage V2 is formed between the measuring electrode 44 and the reference electrode 52, which is kept at a constant value by applying the measuring current IP2 to the measuring electrode 44. More precisely, the third electrode voltage or the third Nernst voltage V2 is formed directly from the residual oxygen still present in the measuring cavity 40.
  • the applied measuring current IP2 is then an indication of the nitrogen oxide content located inside the exhaust gas.
  • the applied to the first and second pumping electrode 24, 34 pumping currents IP0 and IP1 are set such that preferably only the oxygen is ionized, but not the nitrogen oxides.
  • the first pumping electrode 24 is designed to pump almost all of the oxygen from the exhaust gas or to allow a predetermined oxygen slip from the first pumping cavity 20 into the second pumping cavity 30.
  • the second pumping electrode 34 is designed to ionize and divert the oxygen not yet pumped out of the first pumping cavity 20 so that almost only nitrogen oxides are present in the measuring cavity 40.
  • the measuring electrode 44 is designed to ionize the nitrogen oxides, the measuring current IP2 applied to the measuring electrode 44 being a measure of the nitrogen oxide content in the exhaust gas.
  • a heater 60 is further arranged, which is adapted to the main body 12 to a to heat and maintain predetermined operating temperature, for example at about 850 ° C.
  • FIG. 2 another exemplary nitrogen oxide sensor 100 is shown that is substantially similar to the nitrogen oxide sensor 10 of FIG. 1. Therefore, the known from Fig. 1 features in Fig. 2 are provided with the same reference numerals. Essentially, the nitrogen oxide sensor 100 of FIG. 2 differs from the nitrogen oxide sensor 10 of FIG. 1 in that the second pumping cavity 130, the second diffusion path 135, and the measurement cavity 140 are each partial cavities of a common cavity.
  • the self-diagnosis of the nitrogen oxide sensor 10 is performed during a fuel cut-off phase or engine overrun.
  • the self-diagnosis should be carried out during an operating state of the internal combustion engine, during which the exhaust gas is low in nitrogen or preferably nitrogen oxide free.
  • the inventive method for the diagnosis of an embroidery ⁇ oxidsensors 10, 100 is essentially based on to be almost independent of the present exhaust gas composition.
  • a predetermined oxygen concentration is generated by introducing oxygen via the second pumping electrode 34, whereupon a predetermined amount of oxygen can flow through the second diffusion path 35, 135 into the measuring cavity 40, 140 and is detected there by the measuring electrode 44 can be.
  • the oxygen content within the measurement cavity 40, 140 can be detected by the measuring electrode 44 and can be compared with a predetermined reference value before ⁇ .
  • the reference value is already generated at the end of the manufacturing process of the nitrogen oxide sensor 10, 100 in a developed state outside of an internal combustion engine.
  • the reference value can be predetermined as the one diagnostic measured value which is determined by means of the present method. When the diagnostic measured value deviates from the predetermined reference value by a predetermined threshold value, the nitrogen oxide sensor 10 can be detected as being defective.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of a method according to the invention for diagnosing a nitrogen oxide sensor 10, 100.
  • the method of Fig. 3 begins at step 300 and then moves to step 310, it is determined where whether, there is internal ⁇ combustion engine in a predetermined operating state diagnosable during which a self-diagnosis of Nitrogen sensors can be performed. For example, a query is made at step 310 as to whether the internal combustion engine is in a fuel cut-off phase or an engine overrun, in each of which a nitrogen oxide-poor exhaust gas is present.
  • the self-diagnosis during an engine lag is Runaway leads ⁇ since the fuel cut-off phase may be un ⁇ sufficiently considered in time.
  • there is a diagnostic capability for self-diagnosis of the nitrogen oxide sensor 10 ⁇ Tunzu ⁇ stand the internal combustion engine before, when the oxygen content in the exhaust gas is between about 0.5% and about 20%.
  • step 310 If it is determined at step 310 that the internal combustion ⁇ machine is in a diagnostic incapable operating state, the self-diagnosis is terminated at 350. However, if it is determined at step 310 that the internal combustion engine is in a diagnostic-enabled operating condition, the process proceeds to step 315.
  • first a first Nernst voltage V0 of the first pumping electrode 24 in the first pumping cavity 20 is detected and stored. This preferably takes place during a control predetermined for the normal measuring operation of the nitrogen oxide sensor 10.
  • This first Nernst voltage value V0 measured at the beginning of the self-diagnosis can be used during self-diagnosis to control the first pumping current IP0, provided that the first Nernst voltage value V0 is determined to be stable.
  • the first pumping current IP0 should be controlled such that preferably the first Nernst voltage V0 is kept constant at the detected value.
  • the determination of the first electrode voltage V0 is preferably carried out during a turn-off time of a pulsed first Pump current IPO. Consequently, the first Nernst voltage VO is thus determined and the influence of a pumping voltage caused by the first pumping current on the first electrode voltage VO can be reduced.
  • step 320 it is determined whether the first NernstHar VO is stable, that is, whether the internal combustion ⁇ machine is still in a diagnostic capable operating state. For example, a plurality of first Nernst voltage values VO are detected within a predetermined period of time and it is checked whether these detected Nernstschreibsock VO are within a predetermined range, that are stable. If it is determined at step 320 that the first Nernst voltage VO is not stable, the process proceeds to step 350 and is terminated.
  • step 320 if it is determined at step 320 that the first Nernst voltage V0 is stable, the method proceeds to step 322 and it is switched to a V0 / IP0 control, in which, as already mentioned, the first pumping current IPO is controlled such that the detected, stable first Nernst voltage V0 is kept constant.
  • Nernst voltage V0 in a range in which almost all the oxygen from the exhaust gas in the first pump cavity 20 can be pumped out and thus a predetermined (low) oxygen content in the first pumping cavity 20 is set.
  • the second pumping electrode 34 is further controlled to introduce oxygen into the second pumping cavity 30.
  • the introduction of oxygen into the second pump cavity 30 is effected by a ⁇ IPL / Vl-control in which an almost constant first pumping current IP1 is applied to the second pump electrode 34th.
  • the VO / IPO control oxygen flowed through the first diffusion path 25 into the second pumping cavity 30 is theoretically known, so that the resulting oxygen content before the introduction of oxygen into the second pumping cavity 30 is known.
  • the second pumping current IP1 may be below
  • the second pumping current IP1 can be efficiently adjusted.
  • the oxygen introduced into the second pumping cavity 30 flows at least partially into the first pumping cavity 20 through the first diffusion path 25 and at least partially into the measuring cavity 40 through the second diffusion path 35.
  • 35 brimmed oxygen of the respective oxygen content can be determined which flows from the second pump ⁇ cavity 30 in the first pump cavity 20 and into the measuring cavity 40th Due to the fact that almost all the oxygen was pumped out of the nitrogen oxide sensor 10 by the V0 / IPO control, it can be assumed that before the introduction of oxygen into the second pumping cavity 30, the oxygen content in the measuring cavity 40 is almost zero. In this case, an oxygen content of almost zero is assumed to be below about 1000 ppm, preferably below about 500 ppm.
  • step 330 it is determined whether there is a predetermined oxygen content in the measurement cavity 40. This can be done at ⁇ game instance in that it is determined whether a predetermined means of the second pump electrode 34 since the beginning of the introduction of oxygen into the second pump cavity 30 Time span has expired, z. About 5 to about 10 seconds.
  • step 330 If it is determined at step 330 that the predetermined second time period has not expired or within the
  • Measuring cavity 40 of the predetermined oxygen content is not present, the method proceeds to step 322 and it is further oxygen introduced into the second pumping cavity 30 by means of the second pumping electrode 34, which in turn can flow into the measuring cavity 40.
  • step 330 If it is determined at step 330 that the predetermined time period has elapsed or the predetermined content of oxygen present within the measurement cavity 40, the process moves to step 335 and it is detected ⁇ agnosemesswert means of the measuring electrode 44 is a d i.
  • the measuring current IP2 can be tapped for detecting the diagnostic measured value.
  • the diagnostic measured value thus corresponds to the measuring current IP2, which is applied to hold the second Nernst voltage V2 at the measuring electrode 44.
  • the measuring electrode 44 is adapted during the self-diagnosis to ionize instead of nitric oxide, which is ionized by the Mes ⁇ selektrode 44 during normal operation of the nitrogen oxide sensor 10, oxygen.
  • diagnostic measurement can be ver ⁇ adjusted and checked with a predetermined reference value, whether the diagnosis measured value differs by a predetermined threshold value from the reference value. For example, it can be checked whether the diagnostic measured value deviates by more than approximately 50%, in particular 30%, from the predetermined reference value. If it is determined at step 340 that the diagnostic measurement value does not deviate from the reference value by the predetermined threshold value, the method proceeds to step 342, at which the nitrogen oxide sensor 10 can be diagnosed as being functionally and satisfactorily accurate in measurement.
  • step 340 If however it is determined at step 340 that the Diag ⁇ nosemesswert deviates by more than the predetermined threshold value from the reference value, the process moves to step 344 at which the nitrogen oxide sensor 10 is diagnosed as defective and no longer sufficiently be measured accurately.
  • the method is terminated at step 350 and can be started again at step 300, if required, at a later time, when the internal combustion engine is again in a diagnosable operating state.
  • the predetermined reference value is either a predetermined reference value.
  • the reference value is still a diagnostic measured value determined in the production plant, which has been detected according to the present method (see steps 300 to 335 of FIG. 3) and can therefore also be referred to as a calibration value for the respective nitrogen oxide sensor 10 ,
  • This recognized as a diagnostic measurement reference value can be stored and will be used again and again from ⁇ -run self-diagnostics during operation of the nitrogen oxide sensor.
  • the value for the first Nernst voltage V0 may be predetermined and fixed. Referring to FIG. 4, another method of diagnosing a nitrogen oxide sensor 10 is shown. The method according to FIG.
  • the predetermined first Nernst voltage V0 preferably has a value at which it can be assumed that the first pumping electrode 24 pumps out all the oxygen from the first pumping cavity 20.
  • the method of FIG. 3 differs from the method of FIG. 4 in that a first offset current value at the second pump electrode 24 and a second offset current value at the measuring electrode 44 are detected and respectively stored. This is done in step 321 (see FIG. 4).
  • the first offset current value indicates, for example, an oxygen slip that has flowed from the first pumping cavity 20 into the second pumping cavity 30 through the first diffusion path 25. Consequently, the first offset current value is an indication of the oxygen content present in the second pumping cavity 30 before the start of the introduction of oxygen. In contrast, in the method according to FIG. 3, this oxygen slip is not measured, but assumed to be predetermined by the V0 / IPO control as theoretical oxygen slip through the first diffusion path 25.
  • the amount of oxygen introduced into the second pumping cavity 30 by means of the second pumping electrode 34 can be adjusted such that the oxygen content to be set in the second pumping cavity 30 can be achieved effectively and as accurately as possible.
  • a desired oxygen content is to be set in the second pump cavity 30 through the second pumping current IP1 of about +25 ⁇ game, in ⁇ , however, a first offset current value of about -3 ⁇ is detected, the amount of oxygen introduced by means of the second pumping electrode 34 can be adjusted with the second pumping current IP1 of approximately +22 ⁇ to the desired oxygen content.
  • the detected second offset current value indicates a
  • the two offset measurements are preferably carried out by means of the respectively set V1 / IP1 or V2 / IP2 controllers, in which the respective Nernst voltages VI and V2 are to be kept constant by setting the respective pump or measuring current Ipl or IP2.
  • the second offset current value of the influence can be of the self-diagnosis before the start of the measurement cavity 40 prior ⁇ lying bound oxygen is reduced to the diagnostic measurement.
  • the second offset current value is subtracted from the diagnostic value before the comparison with the reference value takes place.
  • the diagnostic measurement value acquired at step 335 can then be corrected by means of the second offset current value.
  • the second offset current value is detected by the diagnostic measurement be sub ⁇ tracted.
  • the corrected diagnostic measured value as already described with reference to FIG. 3, can be compared with the predetermined reference value and the functional capability and measuring accuracy of the nitrogen oxide sensor can be assessed.
  • the value of the first Nernst voltage V0 which is initially required for the V0 / IP0 control is predetermined and predetermined, for example in one range between about 200 mV and about 500 mV, preferably between about 350 mV and about 400 mV.
  • both exemplified disclosed methods of FIGS. 3 and 4 can be checked at the end, whether the voltage applied to the first pump electrode 34 at the beginning of self-diagnosis first pumping current IPO of the voltage applied to the first pumping electrode 34 at the end of the self-diagnosis pumping current IPO by a predetermined Threshold deviates. If this is the case, then it can be determined that the self-diagnosis is invalid and the statement about the measurement accuracy of the nitrogen oxide sensor is not valid.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines in einer Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxidsensors (10), der eine einer ersten Pumpkavität (20) zugeordnete erste Pumpelektrode (24), eine einer zweiten Pumpkavität (30) zugeordnete zweite Pumpelektrode (34) und eine einer Messkavität (40) zugeordnete Messelektrode (44) aufweist. Das Verfahren umfasst ein Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität (20) mittels der ersten Pumpelektrode (24), ein Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität (30) mittels der zweiten Pumpelektrode (34), ein Strömen des in die zweite Pumpkavität (30) eingebrachten Sauerstoffs zumindest teilweise in die Messkavität (40), ein Erfassen eines Diagnosemesswerts in der Messkavität (40) mittels der Messelektrode (44) und ein Feststellen, dass der Stickoxidsensor (10) fehlerhaft ist, wenn der erfasste Diagnosemesswert von einem vorbestimmten Referenzwert um einen vorbestimmten Schwellenwert abweicht.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Diagnose eines Stickoxidsensors in einer
Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines in einem Auslasstrakt einer Brennkraftmaschine ange¬ ordneten Stickoxidsensors, insbesondere ein Verfahren zur Diagnose der Funktionstüchtigkeit und Messgenauigkeit des Stickoxidsensors.
Stickoxidsensoren erlauben eine Messung der Stickoxidkonzentration im Abgas von Brennkraftmaschinen, beispielsweise Otto- oder Dieselmotoren. Dadurch wird z. B. eine optimale Regelung und Diagnose von Stickoxidkatalysatoren durch die
Motorsteuerung ermöglicht. Zur Überprüfung der Funktion derartiger Abgassensoren kann eine Eigendiagnose durchgeführt werden . Die DE 10 2007 035 768 AI offenbart hierzu ein Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasanlage einer Verbrennungskraft¬ maschine angeordneten Stickoxidsensors, der mindestens eine Einsteileinrichtung zum Einstellen des Sauerstoffgehalts von in den Sensor eingetretenem Abgas mittels einer elektrischen Größe und mindestens eine einen den Stickoxidgehalt des Abgases charakterisierenden Messwert ausgebenden Messeinrichtung aufweist. Bei dem daraus bekannten Verfahren wird mit der Einsteileinrichtung durch Einstellen eines definierten Diagnosewerts der elektrischen Größe ein definierter Sauerstoff- gehalt in dem in den Sensor eingetretenen Abgas eingestellt, ein entsprechender Messwert der Messeinrichtung mit einem zu dem definierten Sauerstoffgehalt gehörenden Referenzwert verglichen und anhand des Vergleichsergebnisses eine Diagnose des
Stickoxidsensors durchgeführt. Dabei ist vorgesehen, dass zum Einstellen des Diagnosewerts zunächst mindestens ein von dem Diagnosewert abweichender Wert der elektrischen Größe einge¬ stellt wird und die elektrische Größe anschließend auf den Diagnosewert eingestellt wird.
Ferner ist aus der DE 697 32 582 T2 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen der Sauerstoffkonzentration und der Stickoxidkonzentration unter Verwendung eines Stickoxidsensors bekannt .
Zudem offenbart die DE 103 12 732 B4 ein Verfahren zum Betrieb einer Messsonde zur Messung einer Gaskonzentration in einem Messgas mit einem sauerstoffionenleitenden Festelektrolyten, der eine Messkavität zur Aufnahme des Messgases, eine Mes- selektrode und eine Außenelektrode aufweist. Ein zwischen
Messelektrode und Außenelektrode fließender Pumpstrom trans¬ portiert Sauerstoffionen von der Messelektrode zur Au¬ ßenelektrode. Dabei wird eine Überprüfung der Messelektrode durch eine Bestimmung der effektiv für die Sauerstoffdiffusion zur Verfügung stehenden Elektrodenfläche oder eines davon abhängigen Wertes durchgeführt, indem in der Messkavität eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration eingestellt wird, ein vorbestimmter konstanter Pumpstrom zwischen Messelektrode und Außenelektrode eingeprägt und das resultierende Nernstpotential an der Messelektrode gemessen wird, die Zeitdauer gemessen wird, bis das gemessene Nernstpotential von kleinen zu großen Werten springt, die gemessene Zeitdauer mit einem vorbestimmten Schwellenwert verglichen wird und ein Defekt der Messelektrode festgestellt wird, wenn die gemessene Zeitdauer den vorbe- stimmten Schwellenwert unterschreitet.
In Anbetracht des Standes der Technik ist es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Diagnose eines in einem Auslasstrakt einer Brennkraftmaschine angeordneten Stick- oxidsensors bereitzustellen, mit dem die Funktionstüchtigkeit und Messgenauigkeit des Stickoxidsensors zuverlässig und ef¬ fizient erfasst werden kann. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben .
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, innerhalb der Messkavität eines Stickoxidsensors eine vorbestimmte
Sauerstoffkonzentration unabhängig von der Zusammensetzung des vorliegenden Abgases einzustellen. Dies wird im Wesentlichen dadurch erreicht, dass der im Abgas befindliche Sauerstoff bereits vor dem Erreichen der Messkavität nahezu vollständig abgeleitet wird, wobei das Einstellen des vorbestimmten
Sauerstoffgehalts durch Einbringen von Sauerstoff in die Messkavität erfolgt, sodass sich ein vorbestimmter Sauerstoffgehalt innerhalb der Messkavität einstellt. Es wird folglich ein Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneten Stick¬ oxidsensors bereitgestellt. Der Stickoxidsensor weist eine einer ersten Pumpkavität zugeordnete erste Pumpelektrode, eine einer zweiten Pumpkavität, die mit der ersten Pumpkavität über einen ersten Diffusionspfad verbunden ist, zugeordnete zweite Pum¬ pelektrode und eine einer Messkavität, die mit der zweiten Pumpkavität über einen zweiten Diffusionspfad verbunden ist, zugeordnete Messelektrode auf, die einen den Stickoxidgehalt und/oder Sauerstoffgehalt des Abgases anzeigenden Messwert ausgibt. Insbesondere ist die Messelektrode des Stickoxidsensors dazu ausgebildet, während des Normalbetriebs einen den Sti- ckoxdigehalt des Abgases anzeigenden Messwert auszugeben und während der Eigendiagnose einen den Sauerstoffgehalt des eingebrachten Sauerstoffs anzeigenden Messwert auszugeben. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität mittels der ersten Pumpelektrode, ein Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität mittels der zweiten Pumpelektrode, ein Strömen des in die zweite Pumpkavität eingebrachten Sauerstoffs zumindest teilweise in die Mess¬ kavität, ein Erfassen eines Diagnosemesswerts in der Messkavität mittels der Messelektrode und ein Feststellen, dass der
Stickoxidsensor fehlerhaft ist, wenn der erfasste Diagnose¬ messwert von einem vorbestimmten Referenzwert um einen vor- bestimmten Schwellenwert abweicht.
Durch das Ausbringen von Sauerstoff aus dem in der ersten Pumpkavität vorliegenden Abgas und durch das Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität und somit auch in die Messkavität des Stickoxidsensors kann die Eigendiagnose nahezu unabhängig von der Abgaszusammensetzung durchgeführt werden. Genauer gesagt kann man sich vom Abgas hermetisch abtrennen und die Eigendiagnose unabhängig von der Abgaszusammensetzung durchführen. Dabei ist zu beachten, dass die Eigendiagnose vorzugsweise erst dann durchgeführt wird, wenn der Sauer¬ stoffgehalt im Abgas zwischen ungefähr 0,5 % und ungefähr 20 % liegt .
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität derart, dass sich ein vorbestimmter erster Sau¬ erstoffgehalt in der ersten Pumpkavität einstellt. Zusätzlich oder alternativ erfolgt das Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität derart, dass sich ein vorbestimmter zweiter Sauerstoffgehalt in der zweiten Pumpkavität einstellt. Zu¬ sätzlich oder alternativ erfolgt das Strömen von Sauerstoff aus der zweiten Pumpkavität in die Messkavität derart, dass sich in der Messkavität ein vorbestimmter dritter Sauerstoffgehalt einstellt . In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität mittels Steuern der ersten Pumpelektrode ein Erfassen einer ersten Nernstspannung zwischen der ersten Pumpelektrode und einer Referenzelektrode zu Beginn der Diagnose und ein Halten der ersten Nernstspannung an dem erfassten Wert auf, so dass der Sauerstoff nahezu vollständig bzw. mit definiertem Schlupf aus dem Abgas herausgepumpt wird. Die Steuerung des Stickoxidsensors wechselt also in eine VO/IPO-Steuerung. Die erfasste erste Nernstspannung kann auch eine erste Elektrodenspannung sein, die sich aus der ersten Nernstspannung und einer durch den ersten Pumpstrom erzeugten ersten Pumpspannung zusammensetzt, insbesondere bei einem ungepulsten ersten Pumpstrom.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung werden die Begriffe Nernstspannung und Elektrodenspannung verwendet, insbesondere in Bezug auf die erste Nernstspannung und erste Elektrodenspannung. Dabei ist zu beachten, dass die Elektrodenspannung eine Spannung zwischen der j eweiligen Elektrode (erste Pumpelektrode, zweite Pumpelektrode, Messelektrode) und einer Referen¬ zelektrode ist, die eine Sauerstoffreferenz darstellt. Der an der jeweiligen Elektrode angelegte Strom (erster Pumpstrom, zweiter Pumpstrom, Messstrom) erzeugt eine Spannung, die gemeinsam mit der jeweiligen Nernstspannung die Elektrodenspannung bildet. Wird jedoch die Elektrodenspannung während einer Ausschaltzeit eines gepulsten Stroms ermittelt, wird der Einfluss der daraus resultieren Spannung nahezu eliminiert und die Elektrodenspannung entspricht nahezu der Nernstspannung, da relaxierende Anteile weiter vorhanden sein könnten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität mittels Steuern der ersten Pumpelektrode ,
b ferner ein Anlegen eines gepulsten ersten Pumpstroms an der ersten Pumpelektrode und ein Erfassen der ersten Nernstspannung während einer Ausschaltzeit des gepulsten ersten Pumpstroms auf. Durch das Erfassen der relaxierten Elektrodenspannung während einer Ausschaltzeit des gepulsten Pumpstroms kann den Einfluss der sich aus dem ersten Pumpstrom ergebenen Pumpspannung auf die erste Elektrodenspannung reduzieren. Folglich entspricht die relaxierte erste Elektrodenspannung der ersten Nernstspannung. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität mittels Steuern der ersten Pumpelektrode ferner ein Anlegen eines ungepulsten ersten Pumpstroms an der ersten Pumpelektrode und ein Erfassen der ersten Elektrodenspannung auf. Der ungepulste erste
Pumpstrom erzeugt eine gewisse Pumpspannung, die gemeinsam mit der ersten Nernstspannung die erste Elektrodenspannung bildet. Folglich ist in dieser Ausgestaltung von der ersten Elektrodenspannung die Rede. Alternativ kann das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität mittels Steuern der ersten Pumpelektrode in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Halten einer ersten Nernstspannung zwischen der ersten Pumpelektrode und einer Referenzelektrode auf einem vorbestimmten Wert aufweisen. Der vorbestimmte Wert entspricht vorzugsweise einem Spannungswert, bei dem der Sauerstoff nahezu vollständig aus dem Abgas herausgepumpt wird, beispielsweise einem Wert, der zwischen ungefähr 250 mV und ungefähr 500 mV, bevorzugt zwischen ungefähr 350 mV und ungefähr 400 mV, liegt. Bei dieser Ausgestaltung ist es bevorzugt, dass der erste
Pumpstrom ein gepulster Strom ist und die relaxierte Elektrodenspannung, die der ersten Nernstspannung entspricht, gesteuert wird. Bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung kann es bevorzugt sein, dass die erste Nernstspannung auf dem vorbestimmten Wert für eine vorbestimmte Zeitspanne gehalten wird und dass das Verfahren zur Eigendiagnose ferner ein Erfassen eines ersten Offsetstromwerts , der einen aus der ersten Pumpkavität in die zweite Pumpkavität durch den ersten Diffusionspfad geströmten bzw. gelangten ersten Sauerstoffschlupf anzeigt, ein Erfassen eines zweiten Off¬ setstromwerts, der einen Rest-Stickoxidgehalt und/oder
Rest-Sauerstoffgehalt in der Messkavität anzeigt, und ein Berücksichtigen des ersten Offsetstromwerts und zweiten Off¬ setstromwerts bei dem Erfassen des Diagnosemesswerts aufweist.
Durch das Erfassen des ersten Offsetstromwerts kann die mittels der zweiten Pumpelektrode in die zweite Pumpkavität eingebrachte Sauerstoffmenge derart angepasst werden, dass der in der zweiten Pumpkavität einzustellende Sauerstoffgehalt effektiv und möglichst genau erreicht werden kann. Wenn beispielsweise ein gewünschter Sauerstoffgehalt in der zweiten Pumpkavität mittels eines Pumpstroms von ungefähr +25 μΑ eingestellt werden soll, jedoch ein erster Offsetstromwert von ungefähr -3 μΑ erfasst wird, kann die mittels der zweiten Pumpelektrode eingebrachte Sauerstoffmenge mit einem zweiten Pumpstrom von ungefähr +22 μΑ auf den gewünschten Sauerstoffgehalt eingestellt werden. Durch das Erfassen des zweiten Offsetstromwerts kann der Einfluss des vor Beginn der Eigendiagnose in der Messkavität vorliegenden, gebundenen Sauerstoffs auf den Diagnosemesswert reduziert werden. Insbesondere wird der zweite Offsetstromwert vom Diagnosewert abgezogen, bevor der Vergleich mit dem Referenzwert stattfindet .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität ein Anlegen eines zweiten Pumpstroms an der zweiten Pumpelektrode, so dass Sauerstoff in die zweite Pumpkavität eingebracht bzw. herein gepumpt wird. Insbesondere ist der Stromfluss des zweiten Pumpstroms und Sauerstoffionenstroms während der Eigendiagnose entgegengesetzt zum Stromfluss des zweiten Pumpstroms und Sauerstoffionenstroms während dem normalen Messbetrieb des Stickoxidsensors.
Vorzugsweise wird der vorbestimmte Referenzwert vor Erstver¬ wendung des Stickoxidsensors in einem ausgebauten Zustand durch Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität mittels der ersten Pumpelektrode, ein Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität mittels der zweiten Pumpelektrode, ein Strömen des in die zweite Pumpkavität eingebrachten Sauerstoffs zumindest teilweise in die Messkavität, und ein Erfassen des Referenzwerts in der Messkavität mittels der Messelektrode ermittelt. Folglich erfolgt das Ermitteln des Referenzwerts genauso wie das Erfassen des Diagnosemesswerts während der Eigendiagnose, nur mit dem Unterschied, dass der Referenzwert bereits im Produktionswerk des Stickoxidsensors in einem Neuzustand und außerhalb eines Auslasstrakts ermittelt wird. Es ist bevorzugt, dass der vorbestimmte Schwellenwert ungefähr 50%, bevorzugt ungefähr 30%, des vorbestimmten Referenzwerts beträgt .
Weitere Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht durch einen bei¬ spielhaften Stickoxidsensor zeigt,
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht durch einen weiteren beispielhaften Stickoxidsensor zeigt, _
y
Fig. 3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zur Diagnose eines in einer Abgasanlage einer
Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxidsensors zeigt, und
Fig. 4 ein weiteres beispielhaftes Ablaufdiagramm eines
Verfahrens zur Diagnose eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxidsensors zeigt.
Unter Verweis auf die Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines beispielhaften Stickoxidsensor 10 dargestellt, der dazu ausgebildet ist, in einem Auslasstrakt einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) angeordnet zu werden und den Stickoxidgehalt bzw. den Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine zu er¬ fassen .
Der Stickoxidsensor 10 weist einen Hauptkörper 12 aus einem Feststoffelektrolyten auf, der vorzugsweise aus einem Misch- kristall aus Zirkonoxid und Yttriumoxid und/oder durch einen Mischkristall aus Zirkonoxid und Calciumoxid gebildet ist. Zusätzlich kann ein Mischkristall aus Hafniumoxid, ein
Mischkristall aus Perowskit-basierten Oxiden oder ein Mischkristall aus trivalentem Metalloxid verwendet werden.
Innerhalb des Hauptkörpers 12 ist eine erste Pumpkavität 20, eine zweite Pumpkavität 30 und eine Messkavität 40 vorgesehen. Die erste Pumpkavität 20 ist über einen Verbindungspfad 15 mit dem Äußeren des Hauptkörpers 12 verbunden. Insbesondere kann Abgas durch den Verbindungspfad 15 in die erste Pumpkavität 20 strömen Die zweite Pumpkavität 30 ist mit der ersten Pumpkavität 20 über einen ersten Diffusionspfad 25 verbunden. Der erste Diffusi¬ onspfad 25 ist beispielsweise in der Form eines sehr dünnen Schlitzes vorgesehen, durch den Sauerstoff mit einer vorbe- 1
stimmten Rate strömen kann. Alternativ kann der erste Diffusionspfad 25 mit einem porösen Füllmittel zum Ausbilden einer Diffusionsratenregulierungsschicht gefüllt oder ausgepolstert. Die Messkavität 40 ist mit der zweiten Pumpkavität 30 über einen zweiten Diffusionspfad 35 verbunden. Der zweite Diffusionspfad 35 ist beispielsweise in der Form eines sehr dünnen Schlitzes vorgesehen, durch den Sauerstoff mit einer vorbestimmten Rate strömen kann. Alternativ kann der zweite Diffusionspfad 35 mit einem porösen Füllmittel zum Ausbilden einer Diffusionsratenregulierungsschicht gefüllt oder ausgepolstert sein. Die Diffusionsratenschichten können alternativ als Diffusionsbarrieren bezeichnet werden. Der erste Diffusionspfad 25 und der zweite Diffusionspfad 35 sind derart ausgebildet, dass durch diese hindurch das Abgas nur teilweise strömen kann. Durch Kenntnis der Querschnitte des ersten und zweiten Diffusionspfads 25, 35 und/oder durch Kenntnis der jeweiligen porösen Füllmittel kann die Diffusionsrate durch den ersten und zweiten Diffusionspfad 25, 35 bestimmt werden.
Im Hauptkörper 12 ist außerdem eine Referenzkavität 50 gebildet, die direkt mit dem Äußeren des Hauptkörpers 12 in Verbindung steht. Innerhalb der Referenzkavität 50 ist eine Referen- zelektrode 52 angeordnet. Insbesondere steht die Referenzkavität 50 mit der Umgebungsluft, d. h. nicht mit dem Abgas , in Verbindung und ist dazu ausgebildet, eine Sauerstoffreferenz für die im Stickoxidsensor 10 angeordneten verschiedenen Elektroden zu bilden .
An einer Außenseite des Hauptkörpers 12 ist eine erste Elektrode 22 angeordnet. Insbesondere kann während eines Messbetriebs des Stickoxidsensors 10 durch Anlegen eines Referenzstroms an der ersten Elektrode 22 der im Abgas befindliche Sauerstoff ionisiert werden und durch den Hauptkörper 12 als Sauerstoffionen zur Referenzelektrode 52 diffundieren und dort wieder in Sauerstoffmoleküle zur Ausbildung einer Sauerstoffreferenz umgewandelt werden.
Innerhalb der ersten Pumpkavität 20 ist eine erste Pumpelektrode 24 angeordnet. Insbesondere kann während des Messbetriebs des Stickoxidsensors 10 durch Anlegen eines ersten Pumpstroms IPO an der ersten Pumpelektrode 24 der im Abgas befindliche Sauerstoff innerhalb der ersten Pumpkavität 20 ionisiert werden und durch den Hauptkörper 12 als Sauerstoffionen wandern bzw. gelangen. Aufgrund der aus der ersten Pumpkavität 20 ausgebrachten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der ersten Pumpelektrode 24 und der Referenzelektrode 52 indirekt eine erste Elektroden- Spannung bzw. erste Nernstspannung V0 aus. Genauer gesagt bildet sich die erste Elektrodenspannung bzw. die erste Nernstspannung V0 direkt aus dem in der ersten Pumpkavität 20 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff . Innerhalb der zweiten Pumpkavität 30 ist eine zweite Pumpe¬ lektrode 34 angeordnet. Hier kann während des Messbetriebs des Stickoxidsensors 10 durch Anlegen eines zweiten Pumpstroms IP1 an der zweiten Pumpelektrode 34 der im Gasgemisch befindliche Sauerstoff innerhalb der zweiten Pumpkavität 30 ionisiert werden und durch den Hauptkörper 12 als Sauerstoffionen wandern bzw. gelangen. Aufgrund der aus der zweiten Pumpkavität 30 ausge¬ brachten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der zweiten Pumpelektrode 34 und der Referenzelektrode 52 indirekt eine zweite Elektrodenspannung bzw. zweite Nernstspannung VI aus. Genauer gesagt bildet sich die zweite Elektrodenspannung bzw. die zweite Nernstspannung VI direkt aus dem in der zweiten Pumpkavität 30 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff. Innerhalb der Messkavität 40 ist eine Messelektrode 44 ange¬ ordnet, die dazu ausgebildet ist, während des Messbetriebs des Stickoxidsensors 10 bei Anlegen eines Messstroms IP2 den in¬ nerhalb der Messkavität 40 vorhandenen Sauerstoff und/oder Stickoxide zu ionisieren, so dass die Sauerstoffionen durch den Hauptkörper 12 wandern bzw. gelangen können. Aufgrund der aus der Messkavität 40 ausgebrachten bzw. herausgepumpten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der Messelektrode 44 und der Referenzelektrode 52 eine dritte Elektrodenspannung bzw. dritte Nernstspannung V2 aus, die durch Anlegen des Messstroms IP2 an der Messelektrode 44 auf konstantem Wert gehalten wird. Genauer gesagt bildet sich die dritte Elektrodenspannung bzw. die dritte Nernstspannung V2 direkt aus dem in der Messkavität 40 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff. Der angelegte Messstrom IP2 ist dann ein Indiz für den innerhalb des Abgases befindlichen Stickoxidgehalt .
Die an der ersten und zweiten Pumpelektrode 24, 34 anliegenden Pumpströme IP0 und IP1 sind derart eingestellt, das bevorzugt nur der Sauerstoff ionisiert wird, jedoch nicht die Stickoxide.
Insbesondere ist die erste Pumpelektrode 24 dazu ausgebildet, während des Normalbetriebs des Stickoxidsensors 10 nahezu den gesamten Sauerstoff aus dem Abgas zu pumpen bzw. einen vorbestimmten Sauerstoffschlupf aus der ersten Pumpkavität 20 in die zweite Pumpkavität 30 zuzulassen. Die zweite Pumpelektrode 34 ist dazu ausgebildet, den aus der ersten Pumpkavität 20 noch nicht herausgepumpten Sauerstoff zu ionisieren und abzuleiten, so dass in der Messkavität 40 nahezu nur Stickoxide vorliegen. Die Messelektrode 44 ist dazu ausgebildet, die Stickoxide zu io- nisieren, wobei der an der Messelektrode 44 angelegte Messstrom IP2 ein Maß für den Stickoxidgehalt im Abgas ist.
Innerhalb des Hauptkörpers 12 ist ferner eine Heizvorrichtung 60 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Hauptkörper 12 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu heizen und auf dieser zu halten, beispielsweise bei ca. 850°C.
Unter zusätzlichen Verweis auf die Fig. 2 ist ein weiterer beispielhafter Stickoxidsensor 100 dargestellt, der im Wesentlichen ähnlich zu dem Stickoxidsensor 10 der Fig. 1 ist. Deshalb sind die aus der Fig. 1 bekannten Merkmale in der Fig. 2 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im Wesentlichen unterscheidet sich der Stickoxidsensor 100 der Fig. 2 von dem Stickoxidsensor 10 der Fig. 1 darin, dass die zweite Pumpkavität 130, der zweite Diffusionspfad 135 und die Mess- kavität 140 jeweils Teilkavitäten einer gemeinsamen Kavität sind. Der zweite Diffusionspfad 135, der eine an der Mes- selektrode 44 angebrachte Diffusionsratenregulierungsschicht bzw. Diffusionsbarriere 136 aufweist, verbindet die zweite Pumpkavität 130 mit der Messkavität 140.
Mit den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stickoxidsensoren 10, 100 kann der Stickoxidgehalt innerhalb des Abgases einer
Brennkraftmaschine ermittelt werden. Während der Lebensdauer des Stickoxidsensors 10 kann es jedoch aufgrund von z. B. Elekt- roden-Delamination und/oder Schwefel- und/oder Magnesiumvergiftungen zu Messungenauigkeiten kommen. Folglich bedarf es einer Eigendiagnose, mit der die Messgenauigkeit und Funkti¬ onstauglichkeit des Stickoxidsensors 10 überprüft werden kann.
Vorzugsweise wird die Eigendiagnose des Stickoxidsensors 10 während einer Schubabschaltungsphase oder eines Motornachlaufs durchgeführt. Insbesondere soll die Eigendiagnose während eines Betriebszustands der Brennkraftmaschine durchgeführt werden, während dem das Abgas stickoxidarm bzw. vorzugsweise stick- oxidfrei ist. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose eines Stick¬ oxidsensors 10, 100 basiert im Wesentlichen darauf, nahezu unabhängig von der vorliegenden Abgaszusammensetzung zu sein. Dabei wird innerhalb der zweiten Pumpkavität 30, 130 eine vorbestimmte Sauerstoffkonzentration durch Einbringen von Sauerstoff über die zweite Pumpelektrode 34 erzeugt, wobei daraufhin eine vorbestimmte Sauerstoffmenge durch den zweiten Diffusionspfad 35, 135 in die Messkavität 40, 140 strömen kann und dort von der Messelektrode 44 erfasst werden kann.
Der Sauerstoffgehalt innerhalb der Messkavität 40, 140 kann von der Messelektrode 44 erfasst werden und kann mit einem vor¬ bestimmten Referenzwert verglichen werden. Vorzugsweise wird der Referenzwert bereits am Ende des Herstellungsverfahrens des Stickoxidsensors 10, 100 in einem ausgebauten Zustand außerhalb einer Brennkraftmaschine erzeugt. Dabei kann der Referenzwert als derjenige Diagnosemesswert vorgegeben sein, der mittels des vorliegenden Verfahrens ermittelt wird. Bei einer Abweichung des Diagnosemesswerts von dem vorbestimmten Referenzwert um einen vorbestimmten Schwellenwert kann der Stickoxidsensor 10 als fehlerhaft detektiert werden.
Die Fig. 3 zeigt eine erste Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Diagnose eine Stickoxidsensors 10, 100. Obwohl im Folgenden exemplarisch auf den Stickoxidsensor 10 der Fig. 1 Bezug genommen wird, soll an dieser Stelle ausdrücklich festgehalten werden, dass die hierin beschriebenen Verfahren entsprechend mit dem Stickoxidsensor 100 der Fig. 2 durchgeführt werden können.
Das Verfahren gemäß Fig. 3 beginnt am Schritt 300 und gelangt dann zum Schritt 310, an dem bestimmt wird, ob sich die Brenn¬ kraftmaschine in einem vorbestimmten, diagnosefähigen Betriebszustand befindet, während dem eine Eigendiagnose des Stickoxidsensors durchgeführt werden kann. Beispielsweise wird am Schritt 310 abgefragt, ob sich die Brennkraftmaschine in einer Schubabschaltungsphase oder einem Motornachlauf befindet, in denen jeweils ein stickoxidarmes Abgas vorliegt. Vorzugsweise wird die Eigendiagnose während eines Motornachlaufs durchge¬ führt, da die Schubabschaltungsphase zeitlich betrachtet un¬ genügend sein kann. Beispielsweise liegt ein für die Eigen¬ diagnose des Stickoxidsensors 10 diagnosefähiger Betriebszu¬ stand der Brennkraftmaschine vor, wenn der Sauerstoffgehalt im Abgas zwischen ungefähr 0,5 % und ungefähr 20 % liegt.
Wenn am Schritt 310 bestimmt wird, dass sich die Brennkraft¬ maschine in einem diagnoseunfähigen Betriebszustand befindet, wird die Eigendiagnose am 350 beendet. Wenn jedoch beim Schritt 310 bestimmt wird, dass sich die Brennkraftmaschine in einem diagnosefähigen Betriebszustand befindet, gelangt das Verfahren zum Schritt 315.
Am Schritt 315 wird zunächst eine erste Nernstspannung V0 der ersten Pumpelektrode 24 in der ersten Pumpkavität 20 erfasst und abgespeichert. Dies erfolgt bevorzugt während einer für den normalen Messbetrieb des Stickoxidsensors 10 vorbestimmten Steuerung . Dieser zu Beginn der Eigendiagnose gemessene erste Nernst- spannungswert V0 kann während der Eigendiagnose zur Regelung des ersten Pumpstroms IP0 verwendet werden, sofern der erste Nernstspannungswert V0 als stabil ermittelt wird. Insbesondere soll der erste Pumpstrom IP0 derart gesteuert werden, dass vorzugsweise die erste Nernstspannung V0 an dem erfassten Wert konstant gehalten wird.
Die Ermittlung der ersten Elektrodenspannung V0 erfolgt bevorzugt während einer Ausschaltzeit eines gepulsten ersten Pumpstroms IPO. Damit wird folglich die erste Nernstspannung VO ermittelt und es kann der Einfluss einer vom ersten Pumpstrom verursachten Pumpspannung auf die erste Elektrodenspannung VO reduziert werden.
Am darauffolgenden Schritt 320 wird bestimmt, ob die erste Nernstspannung VO stabil ist, d. h. ob sich die Brennkraft¬ maschine noch in einem diagnosefähigen Betriebszustand befindet . Beispielsweise werden innerhalb einer vorbestimmten Zeitspanne mehrere erste Nernstspannungswerte VO erfasst und es wird überprüft, ob diese erfassten Nernstspannungswerte VO innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegen, also stabil sind. Wenn am Schritt 320 bestimmt wird, dass die erste Nernstspannung VO nicht stabil ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 350 und wird beendet.
Wird jedoch am Schritt 320 bestimmt, dass die erste Nernstpannung V0 stabil ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 322 und es wird in eine V0/IP0-Steuerung umgeschaltet, bei der, wie bereits oben erwähnt, der erste Pumpstrom IPO derart gesteuert wird, dass die erfasste, stabile erste Nernstspannung V0 konstant gehalten wird. Vorzugsweise liegt der erfasste Wert der ersten
Nernstpannung V0 in einem Bereich, in dem nahezu sämtlicher Sauerstoff aus dem in der ersten Pumpkavität 20 befindlichen Abgas herausgepumpt werden kann und folglich ein vorbestimmter (niedriger) Sauerstoffgehalt in der ersten Pumpkavität 20 eingestellt ist.
Am Schritt 322 wird ferner die zweite Pumpelektrode 34 derart gesteuert, dass diese Sauerstoff in die zweite Pumpkavität 30 einbringt. Das Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pump¬ kavität 30 erfolgt durch eine IPl/Vl-Steuerung, bei der ein nahezu konstanter erster Pumpstrom IP1 an der zweiten Pumpelektrode 34 anliegt. An dieser Stelle wird angenommen, dass der mittels der VO/IPO-Steuerung durch den ersten Diffusionspfad 25 in die zweite Pumpkavität 30 geströmte Sauerstoff theoretisch bekannt ist, so dass der sich dadurch ergebende Sauerstoffgehalt vor dem Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität 30 bekannt ist. Folglich kann der zweite Pumpstrom IPl unter
Berücksichtigung des bereits als bekannt vorliegenden Sauerstoffgehalts eingestellt werden. Unter Kenntnis des durch den ersten Diffusionspfad 25 in die zweite Pumpkavität 30 geströmten Sauerstoffs kann der zweite Pumpstrom IPl effizient eingestellt werden.
Gleichzeitig strömt am Schritt 324 der in die zweite Pumpkavität 30 eingebrachte Sauerstoff durch den ersten Diffusionspfad 25 zumindest teilweise in die erste Pumpkavität 20 und durch den zweiten Diffusionspfad 35 zumindest teilweise in die Messkavität 40. Unter Kenntnis des durch den ersten und zweiten Diffusionspfad 25, 35 geströmten Sauerstoffs kann der jeweilige Sauerstoffanteil bestimmt werden, der aus der zweiten Pump¬ kavität 30 in die erste Pumpkavität 20 und in die Messkavität 40 strömt. Aufgrund der Tatsache, dass durch die V0/IPO-Steuerung nahezu sämtlicher Sauerstoff aus dem Stickoxidsensor 10 herausgepumpt wurde, kann davon ausgegangen werden, dass vor dem Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität 30 der Sauerstoffgehalt in der Messkavität 40 nahezu Null ist. Dabei wird ein Sauerstoffgehalt von nahezu Null dann angenommen, wenn dieser unterhalb ungefähr 1000 ppm, vorzugsweise unterhalb ungefähr 500 ppm, liegt.
Am Schritt 330 wird bestimmt, ob in der Messkavität 40 ein vorbestimmter Sauerstoffgehalt vorliegt. Dies kann bei¬ spielsweise dadurch erfolgen, dass bestimmt wird, ob seit dem Beginn des Einbringens von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität 30 mittels der zweiten Pumpelektrode 34 eine vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist, z. B. ungefähr 5 bis ungefähr 10 Sekunden .
Wenn am Schritt 330 bestimmt wird, dass die vorbestimmte zweite Zeitspanne noch nicht abgelaufen ist bzw. innerhalb der
Messkavität 40 der vorbestimmte Sauerstoffgehalt nicht vorliegt, gelangt das Verfahren zum Schritt 322 und es wird weiter Sauerstoff in die zweite Pumpkavität 30 mittels der zweiten Pumpelektrode 34 eingebracht, der dann wiederum in die Mess- kavität 40 strömen kann.
Wenn am Schritt 330 jedoch bestimmt wird, dass die vorbestimmte Zeitspanne abgelaufen ist bzw. der vorbestimmte Sauerstoffgehalt innerhalb der Messkavität 40 vorliegt, gelangt das Verfahren zum Schritt 335 und es wird mittels der Messelektrode 44 ein Di¬ agnosemesswert erfasst. Insbesondere kann zum Erfassen des Diagnosemesswerts der Messstrom IP2 abgegriffen werden.
Der Diagnosemesswert entspricht also dem Messstrom IP2, der zum Halten der zweiten Nernstspannung V2 an der Messelektrode 44 angelegt wird. Die Messelektrode 44 ist während der Eigendiagnose dazu ausgebildet, anstelle von Stickoxid, das von der Mes¬ selektrode 44 während eines Normalbetriebes des Stickoxidsensors 10 ionisiert wird, Sauerstoff zu ionisieren.
Am darauffolgenden Schritt 340 kann der am Schritt 335 erfasste Diagnosemesswert mit einem vorbestimmten Referenzwert ver¬ glichen und überprüft werden, ob der Diagnosemesswert um einen vorbestimmten Schwellenwert vom Referenzwert abweicht. Bei- spielsweise kann überprüft werden, ob der Diagnosemesswert um mehr als ungefähr 50%, insbesondere 30%, vom vorbestimmten Referenzwert abweicht. Wenn am Schritt 340 bestimmt wird, dass der Diagnosemesswert vom Referenzwert nicht um den vorbestimmten Schwellenwert abweicht, gelangt das Verfahren zum Schritt 342, an dem der Stickoxidsensor 10 als funktionstauglich und zufriedenstellend messgenau di- agnostiziert werden kann.
Wenn jedoch am Schritt 340 festgestellt wird, dass der Diag¬ nosemesswert um mehr als den vorbestimmten Schwellenwert vom Referenzwert abweicht, gelangt das Verfahren zum Schritt 344, an dem der Stickoxidsensor 10 als fehlerhaft und nicht mehr ausreichend messgenau diagnostiziert wird.
Nach dem jeweiligen Schritt 342 bzw. 344 wird das Verfahren am Schritt 350 beendet und kann bei Bedarf an einem späteren Zeitpunkt wieder am Schritt 300 gestartet werden, wenn sich die Brennkraftmaschine wieder in einem diagnosefähigen Betriebszustand befindet.
Der vorbestimmte Referenzwert ist entweder ein vorgegebener bzw. festgelegter Referenzwert. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Referenzwert jedoch ein noch im Produktionswerk ermittelter Diagnosemesswert, der gemäß dem vorliegenden Verfahren (siehe Schritte 300 bis 335 der Fig. 3) erfasst worden ist und deshalb auch als ein Kalibrierwert für den jeweiligen Stick- oxidsensor 10 bezeichnet werden kann. Dieser als Diagnosemesswert erfasste Referenzwert kann abgelegt werden und für die während des Betriebs des Stickoxidsensors immer wieder aus¬ geführte Eigendiagnose herangezogen werden. Gemäß einem alternativen Verfahren kann anstelle des Messens der ersten Nernstspannung V0 beim Schritt 315 der Wert für die erste Nernstspannung V0 vorbestimmt und festgelegt sein. Unter Verweis auf die Fig. 4 ist ein weiteres Verfahren zur Diagnose eines Stickoxidsensors 10 gezeigt. Das Verfahren gemäß der Fig. 4 unterscheidet sich von dem Verfahren der Fig. 3 im Wesentlichen darin, dass der für die VO/IPO-Steuerung benötigte Wert der ersten Nernstspannung V0 nicht direkt erfasst sonder vorgegeben wird. Die vorgegebene erste Nernstspannung V0 weist vorzugsweise einen Wert auf, bei dem angenommen werden kann, dass die erste Pumpelektrode 24 sämtlichen Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität 20 herauspumpt. Ferner unterscheidet sich das Verfahren der Fig. 3 von dem Verfahren der Fig. 4 darin, dass ein erster Offsetstromwert an der zweiten Pumpelektrode 24 und ein zweiter Offsetstromwert an der Messelektrode 44 erfasst und jeweils abgelegt wird. Dies geschieht im am Schritt 321 (siehe Fig. 4) .
Der erste Offsetstromwert zeigt beispielsweise einen aus der ersten Pumpkavität 20 in die zweite Pumpkavität 30 durch den ersten Diffusionspfad 25 geströmten Sauerstoffschlupf an. Folglich ist der erste Offsetstromwert ein Indiz für den in der zweiten Pumpkavität 30 vorliegenden Sauerstoffgehalt vor dem Start des Einbringens von Sauerstoff. Im Unterschied dazu wird bei dem Verfahren gemäß Fig. 3 dieser Sauerstoffschlupf nicht gemessen, sondern durch die V0/IP0-Steuerung als theoretischen Sauerstoffschlupf durch den ersten Diffusionspfad 25 vorgegeben angenommen.
Durch das Erfassen des ersten Offsetstromwerts kann die mittels der zweiten Pumpelektrode 34 in die zweite Pumpkavität 30 eingebrachte Sauerstoffmenge derart angepasst werden, dass der in der zweiten Pumpkavität 30 einzustellende Sauerstoffgehalt effektiv und möglichst genau erreicht werden kann. Wenn bei¬ spielsweise ein gewünschter Sauerstoffgehalt in der zweiten Pumpkavität 30 mittels des zweiten Pumpstroms IP1 von ungefähr +25 μΑ eingestellt werden soll, jedoch ein erster Offset- stromwert von ungefähr -3 μΑ erfasst wird, kann die mittels der zweiten Pumpelektrode 34 eingebrachte Sauerstoffmenge mit dem zweiten Pumpstrom IP1 von ungefähr +22 μΑ auf den gewünschten Sauerstoffgehalt eingestellt werden.
Der erfasste zweite Offsetstromwert zeigt einen
Rest-Stickoxidgehalt in der Messkavität 40 an. Vorzugsweise werden die beiden Offsetmessungen mittels den jeweils eingestellten V1/IP1- bzw. V2/IP2-Steuerungen durchgeführt, bei denen die jeweilige Nernstspannungen VI bzw. V2 durch Einstellen des jeweiligen Pump- bzw. Messstroms Ipl bzw. IP2 konstant gehalten werden sollen.
Durch das Erfassen des zweiten Offsetstromwerts kann der Einfluss des vor Beginn der Eigendiagnose in der Messkavität 40 vor¬ liegenden, gebundenen Sauerstoffs auf den Diagnosemesswert reduziert werden. Insbesondere wird der zweite Offsetstromwert vom Diagnosewert abgezogen, bevor der Vergleich mit dem Referenzwert stattfindet.
Der am Schritt 335 erfasste Diagnosemesswert kann dann mittels zweiten Offsetstromwerts korrigiert werden. Beispielsweise wird der zweite Offsetstromwert vom erfasst Diagnosemesswert sub¬ trahiert werden.
Daraufhin kann am Schritt 340 der korrigierte Diagnosemesswert, wie bereits in Bezug auf die Fig. 3 beschrieben, mit dem vorbestimmten Referenzwert verglichen werden und die Funktionstauglichkeit und Messgenauigkeit des Stickoxidsensors be- urteilt werden.
Bei dem Verfahren gemäß Fig. 4 ist der zu Beginn für die V0/IP0-Steuerung erforderliche Wert der ersten Nernstspannung V0 vorbestimmt und vorgegeben, beispielsweise in einem Bereich zwischen ungefähr 200 mV und ungefähr 500 mV, bevorzugt zwischen ungefähr 350 mV und ungefähr 400 mV.
Bei beiden beispielhaft offenbarten Verfahren der Fig. 3 und 4 kann am Ende noch überprüft werden, ob der zu Beginn der Eigendiagnose an der ersten Pumpelektrode 34 anliegende erste Pumpstrom IPO von dem am Ende der Eigendiagnose an der ersten Pumpelektrode 34 anliegende Pumpstrom IPO um einen vorbestimmten Schwellenwert abweicht. Ist dies der Fall, dann kann bestimmt werden, dass die Eigendiagnose ungültig ist und die Aussage über die Messgenauigkeit des Stickoxidsensors nicht valide ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Diagnose eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine angeordneten Stickoxidsensors (10), der eine einer ersten Pumpkavität (20) zugeordnete erste
Pumpelektrode (24), eine einer zweiten Pumpkavität (30), die mit der ersten Pumpkavität (20) über einen ersten Diffusionspfad (25) verbunden ist, zugeordnete zweite Pumpelektrode (34) und eine einer Messkavität (40), die mit der zweiten Pumpkavität (30) über einen zweiten Diffusionspfad (35) verbunden ist, zugeordnete Messelektrode (44) aufweist, die einen den Stickoxidgehalt und/oder Sauerstoffgehalt des Abgases anzeigenden Messwert ausgibt, wobei das Verfahren umfasst:
Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten
Pumpkavität (20) mittels der ersten Pumpelektrode (24),
Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität (30) mittels der zweiten Pumpelektrode (34),
Strömen des in die zweite Pumpkavität (30) eingebrachten Sauerstoffs zumindest teilweise in die Messkavität (40),
Erfassen eines Diagnosemesswerts in der Mess¬ kavität (40) mittels der Messelektrode (44), und
Feststellen, dass der Stickoxidsensor (10) fehlerhaft ist, wenn der erfasste Diagnosemesswert von einem vorbestimmten Referenzwert um einen vorbestimmten Schwellenwert abweicht .
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pump- kavität (20) derart erfolgt, dass sich ein vorbestimmter erster Sauerstoffgehalt in der ersten Pumpkavität (20) einstellt, und/oder
das Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pump¬ kavität (30) derart erfolgt, dass sich ein vorbestimmter zweiter Sauerstoffgehalt in der zweiten Pumpkavität (30) einstellt, und/oder
das Strömen von Sauerstoff aus der zweiten Pumpkavität (30) in die Messkavität (40) derart erfolgt, dass sich in der Messkavität (40) ein vorbestimmter dritter Sauerstoffgehalt einstellt .
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität (20) mittels Steuern der ersten Pumpelektrode (24) aufweist :
Erfassen einer ersten Nernstspannung (V0) zwischen der ersten Pumpelektrode (24) und einer Referenzelektrode (52) zu Beginn der Diagnose und
Halten der ersten Nernstspannung (V0) auf dem erfassten Wert durch Steuern eines an der ersten Pumpelektrode (24) angelegten ersten Pumpstroms (IP0), so dass Sauerstoff aus dem Abgas herausgepumpt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität (20) mittels Steuern der ersten Pumpelektrode (24) ferner aufweist:
Anlegen eines gepulsten ersten Pumpstroms (IP0) an der erste Pumpelektrode (24) und
Erfassen der ersten Nernstspannung (V0) während einer Ausschaltzeit des gepulsten ersten Pumpstroms (IP0).
5. Verfahren nach Anspruch 3, wobei das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität (20) mittels Steuern der ersten Pumpelektrode (24) ferner aufweist:
Anlegen eines ungepulsten ersten Pumpstroms (IP0) an der ersten Pumpelektrode (24) und
Erfassen der ersten Nernstspannung (V0) . Z 5
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei das Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten Pumpkavität (20) mittels Steuern der ersten Pumpelektrode (24) aufweist:
Halten einer ersten Nernstspannung (V0) zwischen der ersten Pumpelektrode (24) und einer Referenzelektrode (52) auf einem vorbestimmten Wert durch Steuern eines an der ersten Pumpelektrode (24) angelegten ersten Pumpstroms (IPO), so dass Sauerstoff nahezu vollständig aus dem Abgas herausgepumpt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach dem Halten der ersten Nernstspannung (V0) auf dem vorbestimmten Wert für eine vorbestimmte Zeitspanne das Verfahren ferner aufweist:
Erfassen eines ersten Offsetstromwerts , der einen ersten Rest-Sauerstoffgehalt und/oder
Rest-Stickoxidgehalt in der zweiten Pumpkavität (30) anzeigt,
Erfassen eines zweiten Offsetstromwerts , der einen zweiten Rest-Sauerstoffgehalt und/oder
Rest-Stickoxidgehalt in der Messkavität (40) anzeigt, und
Berücksichtigen des ersten Offsetstromwerts und zweiten Offsetstromwerts bei dem Erfassen des Diagnosemesswerts.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pumpkavität (30) aufweist:
- Anlegen eines zweiten Pumpstroms (IP1) an der zweiten Pumpelektrode (34), so dass Sauerstoff in die zweite Pumpkavität (30) eingebracht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden An- Sprüche, wobei der vorbestimmte Referenzwert vor Erstverwendung des Stickoxidsensors (10) in einem ausgebauten Zustand ermittelt wird durch:
Ausbringen von Sauerstoff aus der ersten
Pumpkavität (20) mittels der ersten Pumpelektrode (24), Einbringen von Sauerstoff in die zweite Pump- kavität (30) mittels der zweiten Pumpelektrode (34),
Strömen des in die zweite Pumpkavität (30) eingebrachten Sauerstoffgehalts zumindest teilweise in die Messkavität (40), und
Erfassen des Referenzwerts in der Messkavität (40) mittels der Messelektrode (44) .
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der vorbestimmte Schwellenwert ungefähr 50 % insbesondere ungefähr 30 %, des vorbestimmten Referenzwerts beträgt .
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit:
Bestimmen, dass der zu Beginn der Eigendiagnose an der ersten Pumpelektrode (24) anliegende erste Pumpstrom (IPO) von dem am Ende der Eigendiagnose an der ersten Pumpelektrode (24 ) anliegende erste Pumpstrom (IPO) um einen vorbestimmten
Schwellenwert abweicht, und
Bestimmen, dass die Eigendiagnose des Stick¬ oxidsensors (10) nicht valide ist, wenn der der zu Beginn der Eigendiagnose an der ersten Pumpelektrode (24) anliegende erste Pumpstrom (IPO) von dem am Ende der Eigendiagnose an der ersten Pumpelektrode (24) anliegende erste Pumpstrom (IPO) um den vorbestimmten Schwellenwert abweicht.
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