WO2023094414A1 - Verfahren zur erkennung eines open load fehlers - Google Patents

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WO2023094414A1
WO2023094414A1 PCT/EP2022/082899 EP2022082899W WO2023094414A1 WO 2023094414 A1 WO2023094414 A1 WO 2023094414A1 EP 2022082899 W EP2022082899 W EP 2022082899W WO 2023094414 A1 WO2023094414 A1 WO 2023094414A1
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model
heater
temperature
error
lambda probe
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PCT/EP2022/082899
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Florian Dencker
Siyun Chu
Wolfram Schreiber
Andreas SCHWAERZLE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/407—Cells and probes with solid electrolytes for investigating or analysing gases

Definitions

  • Lambda sensors are used in internal combustion engines to comply with applicable exhaust gas regulations. Lambda sensors are known in principle from, for example: Konrad Reif (ed.): Sensors in motor vehicles, 1st edition 2010, pages 160-165. Broadband lambda sensors in particular are used in both petrol and diesel systems. A measured lambda signal can be used by many functions of a control device and can be used, for example, to improve exhaust gas aftertreatment and to monitor a three-way catalytic converter efficiency.
  • the oxygen concentration in the exhaust gas can be determined over a wide range with the broadband lambda probe.
  • a measured lambda may define a ratio of a current air-fuel ratio to a stoichiometric air-fuel ratio.
  • the broadband lambda probe typically delivers a clearly constant lambda signal in the range from 0.7 to air.
  • the broadband lambda probe usually has individual ceramic foils that are layered one on top of the other. Since the broadband lambda probe basically only works if the probe ceramic has a sufficiently high working temperature, it is electrically heated. In order to be able to reach the required ceramic temperature as quickly as possible, a heating element is usually integrated between the ceramic layers.
  • the broadband lambda probe is basically ready for operation only from a defined ceramic temperature and it applies in a technical customer document specified tolerances of the broadband lambda probe.
  • An evaluation of the signals made available by the broadband lambda probe is always carried out via a special evaluation module (ASIC) integrated in the control unit. Digital components or digital/analog components are typically used here.
  • ASIC evaluation module
  • Digital components or digital/analog components are typically used here.
  • the evaluation module usually evaluates the measured current and supplies an output voltage for further processing in the control unit.
  • the broadband lambda probe can in particular include a wiring harness, connector in connection with the evaluation module including a separate output stage for the probe heating and a software component driver for operating the broadband lambda probe and for providing a physical lambda signal for the lambda-based functions of the control unit.
  • the lambda-based functions of the control unit basically require a very high-quality lambda signal over the entire service life.
  • the broadband lambda probe basically has a significant influence on the exhaust gas emissions, various diagnostic functions are required, which in particular include a diagnosis of the cable connections, a diagnosis of the output stages, a diagnosis of the heating capacity of the probe heater, a diagnosis of the signal availability and time to closed loop and/or a Diagnostics of symmetrical and asymmetrical dynamic errors (filter and delay).
  • the probe ceramic Since a diagnosis of the cable connections can sometimes only be presented by evaluating the internal resistance ratios of the broadband lambda probe, the probe ceramic must have exceeded a defined operating temperature for the open load diagnosis (detection of a cable break).
  • the heater output diagnosis can also be based on a temperature derived from the resistance of the probe ceramic. It can therefore in principle it cannot be clearly distinguished whether the resistance of the probe ceramic is outside the measurable range (possible heater error) or whether there is an open line.
  • the open load diagnosis can be enabled by a probe temperature model. With this model, it must be ensured on the one hand that a weak heater or WPA heater (worst performance acceptable) has already heated up sufficiently to carry out a robust diagnosis in the field, on the other hand overheating of a more powerful heater (BP or Best Performing heater) must be ruled out for reasons of component protection.
  • a method for detecting an open load error in a broadband lambda probe, a system comprising at least one broadband lambda probe and at least one controller, a computer program and a data carrier is therefore proposed, which at least largely avoids the disadvantages of known devices and methods described above.
  • a conflict of objectives between detecting a cable break in the signal line and a heating output error is to be resolved.
  • a simultaneous assurance of overheating protection should be made possible, taking into account a high manufacturing tolerance.
  • a first aspect of the present invention proposes a method for detecting an open load fault in a broadband lambda probe, which is set up to detect at least one property of an exhaust gas in an exhaust gas chamber of a motor vehicle.
  • the broadband lambda probe includes at least one heater.
  • the term “broadband lambda probe” basically refers to any device that is set up to provide current measurement data to an engine control unit for a gasoline or diesel engine in the exhaust gas chamber, in particular to reduce the pollutant content of the exhaust gas.
  • the broadband lambda probe can be set up to determine a residual oxygen content in the exhaust gas. In this way, the engine control unit can optimize the fuel mixture accordingly.
  • the procedure for detecting an open load error is also suitable for jump sensors and NOx sensors, this can be done here Tempertaursignal be determined by evaluating a ceramic resistor.
  • the term “heater” basically refers to any element that is set up to bring the broadband lambda probe to a required working temperature shortly after a cold start. As a result, it is fundamentally possible to ensure emission-optimized operation as early as the engine's warm-up phase.
  • the term "cold start” basically refers to starting a motor vehicle that has not been preheated.
  • all, in particular all, components of the motor vehicle can have an identical temperature level when starting.
  • all, in particular all, temperature sensors of the motor vehicle can have an identical temperature level.
  • the broadband lambda probe can have a temperature of less than 50° C. during a cold start.
  • the method according to the invention is an on-board diagnosis (OBD) for monitoring compliance with emission limit values, in particular legally defined emission limit values. If an error in the system means that exhaust gas limit values can no longer be met, an error can be detected and entered in an error memory of a control unit.
  • OBD on-board diagnosis
  • the method according to the invention is a method for detecting an open load error. The method can therefore also be referred to as open load diagnosis.
  • the open load diagnosis can correspond to a detection of a cable break.
  • the procedure includes the steps listed below.
  • the method can include further steps that are not mentioned.
  • the steps can in particular be carried out successively and at least partially repeatedly.
  • the method comprises the following steps: a) Enabling an error check, a temperature model being used to check whether the broadband lambda probe (112) is sufficiently heated; b) performing error checking; where, if no error is detected after the error check, the following step is carried out: bl) Closing the method with an i. O. Result; where, if an error is detected after the error check, the following step is carried out: b2) terminating the method with an NO. result; before step b) is carried out, the need for overheating protection is checked, and if overheating protection is required, a heater voltage of the heater is reduced at the same time as step a) or before step a) is carried out.
  • the method can in particular be a computer-implemented method.
  • the term “computer-implemented” can in particular refer to a process which is implemented in full or in part using data processing means, in particular using at least one processor.
  • release basically refers to a process in which the execution of a process step is approved under certain conditions. After approval has been given, the process step can be carried out. If there is no release, the method step is not carried out.
  • the error check is enabled in step a), it is possible in particular to check whether an operating temperature of a broadband lambda probe determined by the temperature model exceeds a defined limit value.
  • overheating protection basically describes a safety function of the broadband lambda sensor.
  • a measured internal resistance can be compared with a diagnostic threshold.
  • the internal resistance between the following signal lines can be taken into account: APE (outer pump electrode) and IPN (inner pump and Nernst electrode) and between RE (reference electrode) and IPN.
  • the internal resistance between the following signal lines can be considered: between APE and IPN.
  • a signal curve over time can be taken into account to the extent that several consecutive individual measurements are carried out for robust error detection.
  • i. O. Result it can in particular be the presence of an i. O. Systems ("okay" systems) act.
  • i. O. System can in particular be an error-free system in which in particular there is no definition of a condition such as new, run-in, aged.
  • n.i. O. Result it can be the presence of an n. i. O. Systems ("out of order" systems) act.
  • n.i. O. System can in particular be a faulty system in which a definition of a condition such as new, run-in, aged is present.
  • step a) the temperature model is used to check whether the broadband lambda probe is sufficiently heated
  • the temperature of the broadband lambda probe can only be determined if the broadband lambda probe is brought into a required temperature operating window by the heater, in particular a probe heater, ie from about 550° C. on a probe ceramic of the broadband lambda probe.
  • the temperature operating window of approx. 550 °C basically corresponds to the current one State of the art, but may also be lower if necessary.
  • the temperature model can be set up to determine an energy and/or an amount of heat that is introduced into the broadband lambda probe by the heater.
  • the temperature model can consider a current battery voltage of the motor vehicle and/or a duty cycle of a heater output stage. The values can be used to determine which temperature is reached for the broadband lambda probe.
  • the temperature model can be based on different state variables.
  • the state variables can in particular be a temperature and/or an energy.
  • electrical energy from the heater and/or at least one other form of energy transfer can be taken into account, possibly also on a flat-rate basis for all forms of transfer.
  • Possible forms of transmission are fundamentally thermal radiation, convection and/or conduction. Depending on the model, these forms of transmission can lead to the broadband lambda probe cooling down (surroundings are colder) or heating up (surroundings are hotter).
  • the temperature model can be selected from the group consisting of: a WPA model, a BP model, a WPA/BP model.
  • the BP model (Best Performance Model) is basically an error-free system.
  • the error-free system can have a lowest specified resistance of the heater in accordance with a manufacturing tolerance.
  • the WPA model (Worst Case Acceptable Model) can in particular be a fault-free system which has aged, ie it is just able to comply with the exhaust gas limit values. In particular, it can be a motor vehicle at the end of its useful life. On the basis of an aged system, all required verification measurements in a fault system for approval by an authority.
  • Differences between the BP model and the WPA model can lie in an initialization after a restart.
  • the WPA model can cool down more quickly due to its robustness.
  • the BP model can cool down more slowly for safety in case of overheating.
  • differences of more than 50% can be common in a heater resistance in a cold and in a hot state.
  • the WPA/BP model can in particular be a combination of the BP model and the WPA model.
  • the temperature model can have two functions in particular.
  • the temperature model can be set up in order to determine a minimum energy threshold required to enable the method according to the invention.
  • the temperature model can be set up to protect the broadband lambda probe from overheating.
  • the temperature model can be a WPA/BP model.
  • the WPA/BP model can be used to check whether the broadband lambda probe is sufficiently heated. Furthermore, the need for overheating protection can be checked using the WPA/BP model.
  • the heater voltage of the heater can be reduced at the same time as step a).
  • the heater voltage can be reduced at the same time as the error check is enabled.
  • a debounce duration can be lengthened in accordance with a selection of a reduced effective heater voltage.
  • the temperature model in particular the temperature model in step a
  • the temperature model in step a can be a WPA model.
  • the need for overheating protection can be checked using a further temperature model.
  • the additional temperature model be a BP model.
  • a further aspect of the present invention proposes a system comprising at least one broadband lambda probe and at least one controller.
  • the controller includes at least one processor.
  • the controller is set up to carry out the method steps according to the method as described above or as will be described below.
  • a further aspect of the present invention proposes a computer program which is set up to carry out the method as described above or as described below when running on a computer or computer network.
  • a computer program with program code means is proposed.
  • the computer program is set up to carry out the method as described above or as described below when the program is run on a computer or computer network.
  • a data carrier on which a data structure is stored is proposed.
  • the data structure is set up in order to carry out the method as described above or as described below after loading into a working memory and/or main memory of a computer or computer network.
  • a computer program product is proposed with program code means stored on a machine-readable carrier in order to implement the method as it is described above or described below if the program is run on a computer or computer network.
  • a computer program product is understood as the program as a tradable product. In principle, it can be in any form, for example on paper or on a computer-readable data medium, and can be distributed in particular via a data transmission network.
  • the program code means can be stored on a computer-readable data carrier and/or a computer-readable storage medium.
  • the terms "computer-readable data carrier” and “computer-readable storage medium” may particularly refer to non-transitory data storage, such as a hardware data storage medium on which computer-executable instructions are stored.
  • the computer-readable data carrier or the computer-readable storage medium can in particular be or include a storage medium such as a random access memory (RAM) and/or a read-only memory (ROM).
  • a modulated data signal comprising instructions which can be executed by a computer system or computer network for executing a method as described above or as described below.
  • the method according to the invention and the devices according to the invention have numerous advantages over known methods and devices.
  • the conflict of objectives between cable break detection and heating power errors can be resolved by making a clear distinction between cable errors on the probe side and errors that reduce the heating power on the heater side of the probe.
  • the requirements for a probe temperature model with regard to robust diagnostics and ensuring component protection can be implemented using two different models.
  • an improvement in diagnostic robustness can also be achieved with a temperature model in which the heater control is adjusted with a diagnostic release.
  • the open-load diagnosis is always enabled via a defined temperature threshold. Since no temperature signal is generally available in the faulty system, the diagnosis is always enabled using a probe temperature model.
  • open load diagnostics can be released using a WPA/BP model, which must always offer robust diagnostics and overheating protection at the same time. The debounce time must be long enough to secure the diagnostic result, but it must be as short as possible to protect against overheating.
  • the permitted debounce duration can be increased by reducing the heater voltage at the same time as the open load diagnosis is enabled.
  • the debounce duration can be extended.
  • the requirements for a robust diagnosis and overheating protection can be divided between two heater models.
  • an additional degree of freedom can be created, which makes it possible to take into account a wider range of heater resistances. This becomes particularly relevant when a corrugated air heater is not yet sufficient is warm to perform a robust diagnosis while the BP heater is already in danger of overheating.
  • Figure 1 includes a general overview of a system
  • Control unit a lambda probe and a cable and probe connector with which the method according to the invention can be carried out;
  • FIG. 2 shows a software principle diagram
  • FIGS. 3A and 3B further flowcharts of the method according to the invention.
  • FIGS. 4A to 4C temperature curves for a lambda probe ceramic
  • FIG. 5 temperature curves and probe voltage signals for a lambda probe ceramic.
  • FIG. 1 shows a general overview of a system 108 comprising a lambda probe 110, in particular a broadband lambda probe 112, a control unit 114 and a cable and probe connector 118 with which the method according to the invention can be carried out.
  • the oxygen sensor 110 may be connected to the controller 114 via the wire and sensor connector 118 and a wire harness 120 .
  • the lambda probe 110 can be screwed into an exhaust pipe 122 .
  • Control unit 114 can have a heater output stage 124 for probe heating, an ASIC 126, in particular an ASIC CJ135, and a microcontroller 128.
  • the microcontroller 128 can include a hardware capsule 130 and a software component driver 131 for the lambda sensor 110 .
  • the ASIC 126 can in particular be a hardware component for controlling and converting probe signals which are made available to the microcontroller 128 for the software component driver 131 .
  • FIG. 2 shows a software principle diagram 132.
  • the open load diagnosis 134 can include an error detection 136, a suspected error message 138 and a signal detection 140. A message can be sent to a diagnosis manager 142 .
  • the open load diagnosis 134 can be carried out using a physical temperature model 136 of an i.O. system. Furthermore, the open load diagnosis 134 can be carried out using a physical temperature model 138 of a WPA system. In the physical temperature model 136 and in the physical temperature model 138 a parameter battery voltage, shut-off time, ambient temperature and heater can also flow, as shown schematically with arrows 140 .
  • the open load diagnosis 134 can be based on probe signals and an exhaust gas temperature model, which can take into account a wall temperature and/or a catalytic converter temperature, as shown schematically with arrows 142 .
  • FIG. 3A shows a flow chart of the method according to the invention.
  • an operating temperature of the wideband lambda probe can be determined using at least one temperature model of the broadband lambda probe, in particular using a WPA/BP model, as shown in field 146. If the operating temperature determined by the temperature model exceeds a further defined limit value, the method for detecting the open load error can be enabled, as shown in field 148 . When releasing to Carrying out the method for detecting the open load error can, as shown in field 150, simultaneously reduce a heating voltage of a heater of the broadband lambda probe, in particular if overheating protection is necessary.
  • an error confirmation from the open load diagnosis can be queried, as shown with field 154 . If an error is confirmed, as represented by arrow 156, then an open load error, as represented by box 158, is present. If no error is confirmed, as shown by arrow 160 , the heater diagnosis report is released, as shown by field 162 .
  • the permitted debounce duration can thus be increased by reducing the heater voltage at the same time as the open load diagnosis is enabled. Depending on the choice of the reduced effective heater voltage, the debounce duration can be extended.
  • FIG. 3B shows a further flow chart of the method according to the invention.
  • the flow chart corresponds at least in part to the flow chart shown in FIG. 3A, so that reference can be made to the above description of FIG. 3A.
  • the operating temperature of the broadband lambda probe can be determined using the temperature model, as shown schematically in field 146, with the method for detecting the open load error being released if the operating temperature determined by the temperature model exceeds a defined limit value can, as shown with field 148.
  • the temperature model can be a WPA model.
  • a further temperature model, in particular a BP model, as shown schematically in field 164 can be used to check whether overheating protection is necessary and the heater voltage can be reduced, as shown schematically in field 150 .
  • an additional degree of freedom can be achieved, as illustrated by arrow 166 .
  • the requirements for robust diagnostics and overheating protection can thus be divided between two heater models.
  • an additional degree of freedom can be created, which makes it possible to take into account a wider range of heater resistances. This becomes particularly relevant when a corrugator heater is not yet warm enough to perform a robust diagnosis while the BP heater is already in danger of overheating.
  • FIGS. 4A to 4C show temperature curves for a lambda probe ceramic.
  • FIG. 4A shows a temperature profile of a lambda probe ceramic for an i. O. System
  • FIG. 4B shows a temperature profile of a lambda probe ceramic for a system with a heater fault
  • FIG. 4C shows a temperature profile of a lambda probe ceramic for a system with a cable break.
  • FIG. 5 shows temperature curves and probe voltage signals for a lambda probe ceramic.
  • the temperature curves correspond to the temperature curves according to FIGS. 4A to 4C.
  • the temperature profile of a lambda probe ceramic for an i. O. System is shown with circles, the temperature curve of a lambda probe ceramic for a system with a heater fault is shown with triangles and the temperature curve of a lambda probe ceramic for a system with a cable break is shown with crosses.
  • the probe voltage signal of a lambda probe ceramic for an i. O. System is shown with circles, the oxygen sensor ceramic sensor voltage signal for a heater fault system is shown with triangles, and the oxygen sensor ceramic sensor voltage signal for a broken wire system is represented with crosses.
  • a point in time at which the open load diagnosis is enabled is shown with line 200
  • a point in time at which the open load diagnosis ends is shown with line 202 . This can result in a maximum waiting time if an error is suspected, as shown by arrow 204 .
  • arrow 206 shows a minimum waiting time for enabling the open load diagnosis. Changes in the probe voltage can be seen in the areas 206 .

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load-Fehlers einer Breitbandlambdasonde (112), welche eingerichtet ist, mindestens eine Eigenschaft eines Abgases in einem Abgasraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, wobei die Breibandlambdasonde (112) weiterhin mindestens einen Heizer umfasst, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Freigeben einer Fehlerprüfung, wobei mittels eines Temperaturmodells überprüft wird, ob die Breitbandlambdasonde (112) ausreichend beheizt ist; b) Durchführen der Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der Fehlerprüfung kein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: b1) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der Fehlerprüfung ein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: b2) Abschließen des Verfahrens mit einem n.i. O. Ergebnis; wobei vor Durchführung des Schritts b) ein Prüfen einer Notwendigkeit eines Überhitzungsschutzes erfolgt, wobei bei Vorliegen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes eine Heizerspannung des Heizers gleichzeitig mit Schritt a) oder vor Durchführung des Schritts a) reduziert wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers
Stand der Technik
Zur Einhaltung geltender Abgasvorschriften werden in Verbrennungskraftmaschinen Lambdasonden eingesetzt. Lambdasonden sind grundsätzlich bekannt aus beispielsweise: Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 1. Aufl. 2010, Seiten 160-165. Zum Einsatz kommen sowohl bei Otto- als auch bei Dieselsystemen insbesondere Breitbandlambdasonden. Ein gemessenes Lambdasignal kann von vielen Funktionen eines Steuergerätes verwendet werden und kann beispielsweise für eine Verbesserung einer Abgasnachbehandlung und einer Überwachung eines Drei-Wege- Katalysatorwirkungsgrades dienen.
Mit der Breitbandlambdasonde kann eine Sauerstoffkonzentration im Abgas in einem großen Bereich bestimmt werden. Ein gemessenes Lambda kann ein Verhältnis eines aktuellen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses zu einem stöchiometrischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis definieren. Die Breitbandlambdasonde liefert typischerweise ein eindeutig stetiges Lambdasignal im Bereich von 0,7 bis Luft. Die Breitbandlambdasonde weist üblicherweise einzelne keramische Folien auf, welche übereinander geschichtet sind. Da die Breitbandlambdasonde grundsätzlich nur bei einer hinreichend hohen Arbeitstemperatur der Sondenkeramik funktioniert, wird diese elektrisch beheizt. Um die erforderliche Keramiktemperatur möglichst schnell erreichen zu können, ist üblicherweise ein Heizerelement zwischen den Keramikschichten integriert. Erst ab einer definierten Keramiktemperatur ist die Breitbandlambdasonde grundsätzlich betriebsbereit und es gelten in einer technischen Kundenunterlage angegebene Toleranzen der Breitbandlambdasonde. Eine Auswertung von der Breitbandlambdasonde von zur Verfügung gestellten Signalen erfolgt grundsätzlich über einen speziellen im Steuergerät integrierten Auswertebaustein (ASIC). Zum Einsatz kommen hier typischerweise digitale Bausteine bzw. Digital- /Analogbausteine. Zwischen einer Außenpumpelektrode der Breitbandlambdasonde und dem Auswertebaustein kann ein elektrischer Pumpstrom fließen, der proportional zur Sauerstoff- Konzentration im Abgas ist. Bei einem mageren Abgasgemisch ist der Pumpstrom grundsätzlich positiv bzw. bei einem fetten Gemisch negativ. In einem idealen Zustand, d.h. bei einem Verhältnis von Lambda = 1, ist der Pumpstrom grundsätzlich null. Der Auswertebaustein wertet den gemessenen Strom üblicherweise aus und liefert eine Ausgangsspannung zur Weiterverarbeitung im Steuergerät.
Die Breitbandlambdasonde kann insbesondere einen Kabelbaum, Stecker in Verbindung mit dem Auswertebaustein inklusive einer separaten Endstufe für die Sondenheizung und eines Software- Komponententreibers zum Betrieb der Breitbandlambdasonde und zur Bereitstellung eines physikalischen Lambdasignals für die lambdabasierten Funktionen des Steuergerätes umfassen. Um einen optimalen Nutzen zu erzielen, benötigen die lambdabasierten Funktionen des Steuergerätes grundsätzlich ein qualitativ sehr hochwertiges Lambda-Signal über eine gesamte Lebensdauer. Da die Breitbandlambdasonde grundsätzlich einen maßgeblichen Einfluss auf die Abgasemissionen hat, sind grundsätzlich diverse Diagnosefunktionen erforderlich, welche insbesondere eine Diagnose der Kabelverbindungen, eine Diagnose der Endstufen, eine Diagnose der Heizleistung der Sondenheizung, eine Diagnose der Signalverfügbarkeit und Time to closed Loop und/oder eine Diagnose von symmetrischen und asymmetrischen Dynamikfehlern (Filter und Delay) umfassen können.
Da teilweise eine Diagnose der Kabelverbindungen nur durch die Auswertung der internen Widerstandsverhältnisse der Breitbandlambdasonde darstellbar ist, muss für die Open Load Diagnose (Erkennung eines Kabelbruchs) die Sondenkeramik eine definierte Betriebstemperatur überschritten haben.
Die Heizleistungsdiagnose kann ebenfalls auf einer von dem Widerstand der Sondenkeramik abgeleiteten Temperatur basieren. Es kann daher grundsätzlich nicht eindeutig unterschieden werden ob der Widerstand der Sondenkeramik ausserhalb des messbaren Bereiches (möglicher Heizerfehler) liegt oder ob eine offene Leitung vorliegt. Aktuell kann die Open Load-Diagnose durch ein Sondentemperaturmodell freigegeben werden. Mit diesem Modell muss grundsätzlich einerseits sichergestellt werden, dass ein schwacher Heizer bwz. WPA- Heizer (Worst performance acceptable) bereits ausreichend aufgeheizt ist um eine robuste Diagnose im Feld durchzuführen, andererseits muss ein Überhitzen eines stärkeren Heizers (BP- bzw. Best Performing Heizer) aus Gründen des Komponentenschutzes grundsätzlich ausgeschlossen werden.
Offenbarung der Erfindung
Es wird daher ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers einer Breitbandlambdasonde, ein System umfassend mindestens eine Breitbandlambdasonde und mindestens eine Steuerung, ein Computerprogramm und ein Datenträger vorgeschlagen, welche die oben beschriebenen Nachteile bekannter Vorrichtungen und Verfahren zumindest weitgehend vermeiden. Insbesondere soll ein Zielkonflikt zwischen einer Kabelbrucherkennung der Signalleitung und eines Heizleistungsfehlers gelöst werden. Weiterhin soll eine gleichzeitige Sicherstellung eines Überhitzungsschutzes unter Berücksichtigung einer hohen Fertigungstoleranz ermöglicht werden.
In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers einer Breitbandlambdasonde, welche eingerichtet ist, mindestens eine Eigenschaft eines Abgases in einem Abgasraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, vorgeschlagen. Die Breitbandlambdasonde umfasst mindestens einen Heizer. Der Begriff „Breitbandlambdasonde“ bezeichnet grundsätzlich eine beliebige Vorrichtung, welche eingerichtet ist, für einen Benzin- oder Dieselmotor in dem Abgasraum aktuelle Messdaten an ein Motorsteuergerät bereitzustellen, insbesondere um einen Schadstoffgehalt des Abgases zu reduzieren. Insbesondere kann die Breitbandlamdasonde eingerichtet sein, einen Restsauerstoffgehalt im Abgas zu bestimmen. So kann das Motorsteuergerät die Kraftstoffmischung entsprechend optimieren. Grundsätzlich ist das Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers auch für Sprungsonden und NOx-Sonden geeignet, hierbei kann das Tempertaursignal über eine Auswertung eines Keramikwiderstands ermittelt werden.
Der Begriff „Heizer“ bezeichnet grundsätzlich ein beliebiges Element, welches eingerichtet ist, die Breitbandlambdasonde bereits kurz nach einem Kaltstart auf eine erforderliche Arbeitstemperatur zu bringen. Dadurch ist es grundsätzlich möglich, bereits in einer Warmlaufphase des Motors einen emissionsoptimierten Betrieb zu gewährleisten. Der Begriff „Kaltstart“ bezeichnet grundsätzlich ein Starten eines nicht vorgewärmten Kraftfahrzeugs. Insbesondere können beim Starten sämtliche, insbesondere alle, Komponenten des Kraftfahrzeugs ein identisches Temperaturniveau aufweisen. Insbesondere können sämtliche, insbesondere alle, Temperatursensoren des Kraftfahrzeugs ein identisches Temperaturniveau aufweisen. Insbesondere kann die Breitbandlamdasonde bei Kaltstart eine Temperatur von weniger als 50 °C aufweisen.
Es handelt sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um eine On Board Diagnose (OBD) zur Überwachung einer Einhaltung der Emissionsgrenzwerte, insbesondere von gesetzlich definierten Emissionsgrenzwerten. Sollte ein Fehler im System dazu führen, dass Abgasgrenzwerte nicht mehr eingehalten werden können, kann ein Fehler erkannt und in einem Fehlerspeicher eines Steuergerätes eingetragen werden. Wie oben ausgeführt, handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um ein Verfahren zur Erkennung eines Open Load Fehlers. Das Verfahren kann daher auch als Open Load Diagnose bezeichnet werden. Die Open Load Diagnose kann einer Erkennung eines Kabelbruchs entsprechen.
Das Verfahren umfasst die nachfolgend aufgelisteten Schritte. Das Verfahren kann weitere, nicht genannte Schritte umfassen. Die Schritte können insbesondere nacheinander und zumindest teilweise wiederholt ausgeführt werden.
Das Verfahren umfasst die folgendenen Schritte: a) Freigeben einer Fehlerprüfung, wobei mittels eines Temperaturmodells überprüft wird, ob die Breitbandlambdasonde (112) ausreichend beheizt ist; b) Durchführen der Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der Fehlerprüfung kein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: bl) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der Fehlerprüfung ein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: b2) Abschließen des Verfahrens mit einem n.i. O. Ergebnis; wobei vor Durchführung des Schritts b) ein Prüfen einer Notwendigkeit eines Überhitzungsschutzes erfolgt, wobei bei Vorliegen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes eine Heizerspannung des Heizers gleichzeitig mit Schritt a) oder vor Durchführung des Schritts a) reduziert wird.
Das Verfahren kann insbesondere ein computerimplementiertes Verfahren sein. Der Begriff “computerimplementiert” kann sich insbesondere auf einen Prozess, welcher vollständig oder teilweise unter Verwendung von Datenverarbeitungsmitteln implementiert ist, insbesondere unter Verwendung mindestens eines Prozessors, beziehen.
Der Begriff „Freigabe“ bezeichnet grundsätzlich einen Vorgang, bei welchem unter Vorliegen bestimmter Bedingungen eine Durchführung eines Verfahrensschritts genehmigt wird. Nach erfolgter Freigabe kann der Verfahrenschritt durchgeführt werden. Liegt keine Freigabe vor, wird der Verfahrensschritt nicht durchgeführt. Bei der Freigabe der Fehlerprüfung in Schritt a) kann insbesondere ein Überschreiten einer durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur einer Breitbandlambdasonde über einen definierten Grenzwert geprüft werden.
Der Begriff „Überhitzungsschutz“ bezeichnet grundsätzlich eine Sicherheitsfunktion der Breitbandlambdasonde. Umso höher die Heizerspannung des Heizers ist, desto höher kann eine Wärmeentwicklung eines Coils des Heizers und damit auch der Breitbandlamdasonde sein. Bei Überschreiten einer Temperatur des Heizers oder der Breitbandlamdasonde über einen definierten Grenzwert kann die Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes vorliegen. Bei der Fehlerprüfung in Schritt b) kann ein Vergleich eines gemessenen internen Widerstands mit einer Diagnoseschwelle erfolgen. Im Falle einer Zweizellersonde, insbesondere einer Breitband-Zweizellersonde, kann der interne Widerstand zwischen folgenden Signalleitungen berücksichtigt werden: APE (äußere Pumpeletrode) und IPN (innere Pump- und Nernst- Elektrode) sowie zwischen RE (Referenz- Elektrode) und IPN. Im Falle einer Einzellersonde, insbesondere einer Breitband- Einzellersonde, kann der interne Widerstand zwischen folgenden Signalleitungen berücksichtigt werden: zwischen APE und IPN. Ein zeitlicher Signalverlauf kann insoweit berücksichtigt werden, dass mehrere aufeinanderfolgende Einzelmessungen für eine robuste Fehlererkennung durchgeführt werden.
Wie oben ausgeführt, wird, wenn nach der Fehlerprüfung kein Fehler erkannt wird, das Verfahren mit dem i. O. Ergebnis abgeschlossen. Bei dem Begriff „i. O. Ergebnis“ kann es sich insbesondere um ein Vorliegen eines i. O. Systems ( „in Ordnung“-Systems) handeln. Bei dem i. O. System kann es sich insbesondere um ein fehlerfreies System handeln, bei welchem insbesondere keine Definition zu einem Zustand wie neu, eingefahren, gealtert, vorliegt.
Wie oben ausgeführt, wird, wenn nach der Fehlerprüfung ein Fehler erkannt wird, das Verfahren mit dem n. i. O. Ergebnis abgeschlossen. Bei dem Begriff „n. i. O. Ergebnis“ kann es sich insbesondere um ein Vorliegen eines n. i. O. Systems ( „nicht in Ordnung“-Systems) handeln. Bei dem n. i. O. System kann es sich insbesondere um ein fehlerbehaftetes System handeln, bei welchem inbesondere eine Definition zu einem Zustand wie neu, eingefahren, gealtert, vorliegt.
Wie oben ausgeführt, wird in Schritt a) mittels des Temperaturmodells überprüft, ob die Breitbandlambdasonde ausreichend beheizt ist
Man kann die Temperatur der Breitbandlambdasonde grundsätzlich nur ermitteln, wenn die Breitbandlambdasonde durch den Heizer, insbesondere eine Sondenheizung, in ein erforderliches Temperaturbetriebsfenster gebracht wird, d.h. ab ca. 550°C an einer Sondenkeramik der Breitbandlambdasonde. Das Temperaturbetriebsfenster von ca. 550 °C entspricht grundsätzlich dem aktuellen Stand der Technik, kann jedoch gegebenenfalls auch niedriger liegen. Da man beim Aufheizvorgang der Breitbandlambdasonde grundsätzlich keine Möglichkeiten hat, die Temperatur der Breitbandlambdasonde zu ermitteln kann das Temperaturmodell eingerichtet sein, eine Energie und/oder eine Wärmemenge zu ermitteln, welche durch den Heizer in die Breitbandlambdasonde eingebracht wird. Das Temperaturmodell kann eine aktuelle Batteriespannung des Kraftfahrzeugs und/oder ein Tastverhältnis einer Heizerendstufe betrachten. Anhand der Größen kann für die Breitbandlambdasonde ermittelt werden, welche Temperatur erreicht wird.
Das Temperaturmodell kann auf unterschiedlichen Zustandsgrößen beruhen. Bei den Zustandgrößen kann es sich insbesondere um eine Temperatur und/oder um eine Energie handeln. Für eine Energiebilanz, insbesondere in einer Energieoder Temperaturform, können eine elektrische Energie des Heizers und/oder mindestens eine weitere Energieübertragungsform, ggfs. auch pauschalisiert für sämtliche Übertragungsformen, berücksichtigt werden. Mögliche Übertragungsformen sind grundsätzlich Wärmestrahlung, Konvektion und/oder Konduktion. Je nach Modellbildung können diese Übertragungsformen zu einem Abkühlen (Umgebung ist kälter) oder auch einem Aufheizen (Umgebung ist heißer) der Breitbandlambdasonde führen. Zusätzlich kann ein Abkühlmodell für eine Initialisierung nach einem Steuergeräte -Start vorhanden sein.
Das Temperaturmodell kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einem WPA-Modell, einem BP-Modell, einem WPA-/BP-Modell.
Bei dem BP-Modell (Best Performance Modell) handelt es sich grundsätzlich um ein fehlerfreies System. Das fehlerfreie System kann insbesondere entsprechend einer Fertigungstoleranz einen niedrigsten spezifizierten Widerstand des Heizers aufweisen.
Bei dem WPA-Modell (Worst Case Acceptable Modell) kann es sich insbesondere um ein fehlerfreies System handeln, welches gealtert ist, d.h. es ist gerade noch in der Lage die Abgasgrenzwerte einhalten zu können. Es kann sich dabei insbesondere um ein Kraftfahrzeug am Ende seiner Lebenszeit handeln. Anhand eines gealterten Systems werden grundsätzlich auch sämtliche erforderliche Nachweismessungen in einem Fehlersystem für eine Zulassung bei einer Behörde gefahren.
Unterschiede zwischen dem BP-Modell und dem WPA-Modell können zum einen in einer Initialisierung nach Neustart liegen. Bei dem WPA-Modell kann aufgrund einer vorliegenen Robustheit eine schnellere Abkühlung erfolgen. Bei dem BP- Modell kann aufgrund einer Sicherheit bei einem Überhitzen eine langsamere Abkühlung erfolgen. Zudem können bei einem Heizerwiderstand in einem kalten und in einem heißen Zustand Unterschiede von größer als 50% üblich sein.
Bei dem WPA-/BP-Modell kann es sich insbesondere um eine Kombination des BP-Modells und des WPA-Modells handeln.
In einer ersten Variante kann das Temperaturmodell insbesondere zwei Funktionen aufweisen. Zum einen kann das Temperaturmodell eingerichtet sein, um eine minimal notwendige Energieschwelle zur Freigabe des erfindungsgemäßen Verfahrens zu ermitteln. Weiterhin kann das Temperaturmodell eingerichtet sein, die Breitbandlambdasonde vor Überhitzung zu schützen.
In der ersten Variante kann das Temperaturmodell ein WPA-/BP-Modell sein. Mittels des WPA-/BP-Modells kann überprüft werden, ob die Breitbandlambdasonde ausreichend beheizt ist. Weiterhin kann mittels des WPA- /BP-Modells die Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes geprüft werden.
In der ersten Variante kann die Reduktion der Heizerspannung des Heizers gleichzeitig mit Schritt a) durchgeführt werden. Insbesondere kann mit dem Freigeben der Fehlerprüfung gleichzeitig die Heizerspannung reduziert werden. Entsprechend einer Wahl einer reduzierten effektiven Heizerspannung kann eine Entprelldauer verlängert werden.
In einer zweiten Variante kann das Temperaturmodell, insbesondere das Temperaturmodell in Schritt a), ein WPA-Modell sein. Das Prüfen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes kann mittels eines weiteren Temperaturmodells erfolgen. Insbesondere kann das weitere Temperaturmodell ein BP-Modell sein. Durch eine separate Modellierung des WPA-Modells für die Freigabe der Fehlerprüfung und eines BP-Modells für den Überhitzungsschutz kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzeugt werden, welcher es ermöglicht eine breitere Streuung an Heizerwiderständen zu berücksichtigen. Dies wird insbesondere relevant, wenn ein WPA-Heizer noch nicht ausreichend warm ist um eine robuste Diagnose durchzuführen, während der BP-Heizer bereits zu überhitzen droht.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System, umfassend mindestens eine Breitbandlambdasonde und mindestens eine Steuerung vorgeschlagen. Die Steuerung umfasst mindestens einen Prozessor. Die Steuerung ist eingerichtet, um die Verfahrensschritte nach dem Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird, durchzuführen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm vorgeschlagen, welches eingerichtet ist, um bei Ablauf auf einem Computer oder Computer- Netzwerk das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird, durchzuführen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm mit Programmcode- Mitteln vorgeschlagen. Das Computerprogramm ist eingerichtet, um das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer- Netzwerk ausgeführt wird.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, vorgeschlagen. Die Datenstruktur ist eingerichtet, um nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer- Netzwerkes das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird auszuführen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln vorgeschlagen, um das Verfahren wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Computer- Netzwerk ausgeführt wird.
Dabei wird unter einem Computer-Programmprodukt das Programm als handelbares Produkt verstanden. Es kann grundsätzlich in beliebiger Form vorliegen, so zum Beispiel auf Papier oder einem computerlesbaren Datenträger und kann insbesondere über ein Datenübertragungsnetz verteilt werden. Insbesondere können die Programmcode- Mittel auf einem computerlesbaren Datenträger und/oder einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein. Die Begriffe „computerlesbarer Datenträger“ und „computerlesbares Speichermedium“, wie sie hier verwendet werden, können sich insbesondere auf nicht-transitorische Datenspeicher beziehen, beispielsweise auf ein Hardware- Datenspeichermedium, auf welchem Computer-ausführbare Instruktionen gespeichert sind. Der computerlesbare Datenträger oder das computerlesbare Speichermedium können insbesondere ein Speichermedium wie ein Random- Access Memory (RAM) und/oder ein Read-Only Memory (ROM) sein oder umfassen.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein moduliertes Datensignal vorgeschlagen, wobei das modulierte Datensignal von einem Computersystem oder Computernetzwerk ausführbare Instruktionen zum Ausführen eines Verfahrens wie es oben beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird umfasst.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäßen Vorrichtungen weisen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere kann der Zielkonflikt zwischen der Kabelbrucherkennung und Heizleistungsfehlern gelöst werden, indem eine eindeutige Unterscheidung zwischen Kabelfehler auf der Sondenseite und Fehlern die zur Reduzierung der Heizleistung auf der Heizerseite der Sonde realisiert wird.
Die Anforderungen an ein Sondentemperaturmodell bezüglich einer robusten Diagnose und einer Sicherstellung eines Komponentenschutzes kann durch zwei unterschiedliche Modelle realisiert werden. Moderne Lambdasonden haben grundsätzlich sehr starke und somit niederohmige Heizer. Aufgrund des Fertigungsprozesses, welcher ein Siebdruckverfahren und/oder ein Sinterverfahren umfassen kann, treten jedoch grundsätzlich starke Streuungen des Heizerwiderstandes auf. Das Trennen der Anforderungen auf zwei unterschiedliche Temperaturmodelle kann es im Falle einer drohenden Überhitzung des Sensorelements ermöglichen, in die Heizerregelung einzugreifen um einem schwächeren, hochohmigeren Heizer ausreichend Zeit zu geben, das Sensorelement für eine Open Load-Diagnose ausreichend aufzuheizen. Darüber hinaus kann eine Verbesserung der Diagnoserobustheit auch mit einem Temperaturmodell erreicht werden, in dem mit einer Diagnosefreigabe die Heizerregelung angepasst wird.
Die Freigabe der Open-Load-Diagnose erfolgt im fehlerfreien System grundsätzlich über eine definierte Temperaturschwelle. Da im fehlerhaften System grundsätzlich kein Temperatursignal verfügbar ist, wird die Freigabe der Diagnose grundsätzlich anhand eines Sondentemperaturmodells durchgeführt. Im aktuellen Stand der Technik kann die Open Load Diagnose anhand eines WPA-/BP-Modells freigegeben werden, welches grundsätzlich gleichzeitig eine robuste Diagnose und einen Überhitzungsschutz bieten muss. Die Entprellzeit muss hierbei lang genug sein um das Diagnoseergebnis abzusichern, muss aus Gründen des Überhitzungsschutzes jedoch möglichst kurz gewählt werden.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren kann die erlaubte Entprelldauer vergrößert werden, indem mit Freigabe der Open Load-Diagnose gleichzeitig die Heizerspannung reduziert wird. Entsprechend der Wahl der reduzierten effektiven Heizerspannung kann die Entprelldauer verlängert werden.
Weiterhin können mit dem vorgeschlagenen Verfahren die Anforderungen an eine robuste Diagnose und einen Überhitzungsschutz auf zwei Heizermodelle aufgeteilt werden. Durch eine separate Modellierung des WPA-Modells für die Freigabe der Open Load-Diagnose und eines BP-Modells für den Überhitzungsschutz kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzeugt werden, welcher es ermöglicht eine breitere Streuung an Heizerwiderständen zu berücksichtigen. Dies wird insbesondere relevant, wenn ein WPA-Heizer noch nicht ausreichend warm ist um eine robuste Diagnose durchzuführen, während der BP-Heizer bereits zu überhitzen droht.
Beide Varianten ermöglichen es, den effektiven Energieeintrag zum Aufheizen der Sonde zu erhöhen ohne das Risiko einer Sondenschädigung einzugehen.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
Figur 1 eine Gesamtübersicht über ein System umfassend ein
Steuergerät, einer Lambdasonde und einem Kabel- und Sondenstecker, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann;
Figur 2 ein Software-Prinzip-Schaubild;
Figuren 3A und 3B weitere Ablaufschemata des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Figuren 4A bis 4C Temperaturverläufe für eine Lambdasondenkeramik; und
Figur 5 Temperaturverläufe sowie Sondenspannungssignale für eine Lambdasondenkeramik.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt eine Gesamtübersicht über ein System 108 umfassend eine Lambdasonde 110, insbesondere eine Breitbandlambdasonde 112, ein Steuergerät 114 und einen Kabel- und Sondenstecker 118, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die Lambdasonde 110 kann über dem Kabel- und Sondenstecker 118 und einem Kabelbaum 120 mit dem Steuergerät 114 verbunden sein. Die Lambdasonde 110 kann in ein Abgasrohr 122 eingeschraubt sein. Das Steuergerät 114 kann eine Heizerendstufe 124 für eine Sondenheizung, einen ASIC 126, insbesondere einen ASIC CJ135, sowie einen Mikrocontroller 128 aufweisen. Der Mikrocontroller 128 kann eine Hardware Kapsel 130 und einen Software Komponententreiber 131 für die Lambdasonde 110 umfassen.
Bei dem ASIC 126 kann es sich insbesondere um eine Hardware- Komponente für eine Ansteuerung und Umwandlung von Sondensignalen, welche dem Mikrocontroller 128 für den Software- Komponententreiber 131 zur Verfügung gestellt werden, handeln.
Figur 2 zeigt ein Software-Prinzip-Schaubild 132. Die Open Load-Diagnose 134 kann eine Fehlererkennung 136, eine Fehlerverdachtmeldung 138 und eine Signalerfassung 140 umfassen. Eine Meldung kann an einen Diagnose-Manager 142 erfolgen. Die Open Load-Diagnose 134 kann mittels eines physikalischen Temperaturmodells 136 eines i.O. Systems erfolgen. Weiterhin kann die Open Load-Diagnose 134 mittels eines physikalischen Temperaturmodells 138 eines WPA-Systems erfolgen. In das physikalische Temperaturmodell 136 und in das physikalische Temperaturmodell 138 können jeweils eine Parameter- Batteriespannung, Abstellzeit, Umgebungstemperatur und Heizer mit einfließen, wie schematisch mit Pfeilen 140 dargestellt. Weiterhin kann die Open Load- Diagnose 134 basiered auf Sondensignalen und einem Abgastemperaturmodell, welches eine Wandtemperatur und/oder eine Katalysatortemperatur berücksichtigen kann, erfolgen, wie schematisch mit Pfeilen 142 dargestellt.
Figur 3A zeigt ein Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Für eine Heizeransteuerung, wie mit Feld 144 dargestellt, kann mittels mindestens eines Temperaturmodells der Breitbandlambdasonde, insbesondere mittels eines WPA-/BP-Modells, eine Betriebstemperatur der Breitbandlambdasonde ermittelt werden, wie mit Feld 146 dargestellt. Bei einem Überschreiten der durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur über einen weiteren definierten Grenzwert kann das Verfahren zur Erkennung des Open Load- Fehlers freigegeben werden, wie mit Feld 148 dargestellt. Bei der Freigabe zur Durchführung des Verfahrens zur Erkennung des Open Load-Fehlers kann, wie mit Feld 150 dargestellt, gleichzeitig eine Heizspannung eines Heizers der Breitbandlambdasonde reduziert werden, insbesondere im Falle eines notwendigen Überhitzungsschutzes. Nach einer Entprellzeit, wie schematisch mit Pfeil 152 dargestellt, kann eine Fehlerbestätigung der Open Load-Diagnose abgefragt werden, wie mit Feld 154 dargestellt. Wird ein Fehler bestätigt, wie mit Pfeil 156 dargestellt, liegt ein Open Load- Fehler vor, wie mit Feld 158 dargestellt. Wird kein Fehler bestätigt, wie mit Pfeil 160 dargestellt, erfolgt eine Reportfreigabe der Heizerdiagnose, wie mit Feld 162 dargestellt.
Es kann somit die erlaubte Entprelldauer vergrößert werden, indem mit Freigabe der Open Load-Diagnose gleichzeitig die Heizerspannung reduziert wird. Entsprechend der Wahl der reduzierten effektiven Heizerspannung kann die Entprelldauer verlängert werden.
Figur 3B zeigt ein weiteres Ablaufschema des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Ablaufschema entspricht zumindest teilweise dem in Figur 3A dargestellten Ablaufschema, sodass auf obige Beschreibung der Figur 3A verwiesen werden kann.
Wie in Figur 3B dargestellt, kann mittels des Temperaturmodells, wie schematisch mit Feld 146 dargestellt, die Betriebstemperatur der Breitbandlambdasonde ermittelt werden, wobei bei einem Überschreiten der durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur über einen definierten Grenzwert das Verfahren zur Erkennung des Open Load- Fehlers freigegeben werden kann, wie mit Feld 148 dargestellt. Bei dem Temperaturmodell kann es sich um ein WPA-Modell handeln.
Mittels eines weiteren Temperaturmodells, insbesondere eines BP-Modells, wie schematisch mit Feld 164 dargestellt, kann überprüft werden, ob ein Überhitzungsschutz notwendig ist und es kann die Heizerspannung reduziert werden, wie schematisch mit Feld 150 dargestellt. Hierdurch kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzielt werden, wie mit Pfeil 166 dargestellt. Es können somit die Anforderungen an eine robuste Diagnose und einen Überhitzungsschutz auf zwei Heizermodelle aufgeteilt werden. Durch eine separate Modellierung des WPA-Modells für die Freigabe der Open Load- Diagnose und eines BP-Modells für den Überhitzungsschutz kann ein zusätzlicher Freiheitsgrad erzeugt werden, welcher es ermöglicht eine breitere Streuung an Heizerwiderständen zu berücksichtigen. Dies wird insbesondere relevant, wenn ein WPA-Heizer noch nicht ausreichend warm ist um eine robuste Diagnose durchzuführen, während der BP-Heizer bereits zu überhitzen droht.
Beide Varianten gemäß der Figuren 3A und 3B ermöglichen es den effektiven Energieeintrag zum Aufheizen der Sonde zu erhöhen ohne das Risiko einer Sondenschädigung einzugehen.
Figuren 4A bis 4C zeigen Temperaturverläufe für eine Lambdasondenkeramik. Figur 4A zeigt einen Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein i. O. System, Figur 4B zeigt einen Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Heizerfehler und Figur 4C zeigt einen Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Kabelbruch.
Figur 5 zeigt Temperaturverläufe sowie Sondenspannungssignale für eine Lambdasondenkeramik. Die Temperaturverläufe entsprechen den Temperaturverläufen gemäß der Figuren 4A bis 4C. Der Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein i. O. System ist mit Kreisen dargestellt, der Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Heizerfehler ist mit Dreiecken dargestellt und der Temperaturverlauf einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Kabelbruch ist mit Kreuzchen dargestellt.
Das Sondenspannungssignal einer Lambdasondenkeramik für ein i. O. System ist mit Kreisen dargestellt, das Sondenspannungssignal einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Heizerfehler ist mit Dreiecken dargestellt und das Sondenspannungssignal einer Lambdasondenkeramik für ein System mit Kabelbruch ist mit Kreuzchen dargestellt. Ein Zeitpunkt einer Freigabe für die Open Load-Diagnose ist mit Linie 200 dargestellt, ein Zeitpunkt für ein Ende der Open Load-Diagnose ist mit Linie 202 dargestellt. Dadurch kann sich eine maximale Wartezeit bei einem Fehlerverdacht ergeben, wie mit Pfeil 204 dargestellt. Weiterhin ist mit Pfeil 206 eine minimale Wartezeit zur Freigabe der Open Load-Diagnose dargestellt. In den Bereichen 206 sind Veränderungen der Sondenspannung erkennbar.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Erkennung eines Open Load-Fehlers einer Breitbandlambdasonde (112), welche eingerichtet ist, mindestens eine Eigenschaft eines Abgases in einem Abgasraum eines Kraftfahrzeugs zu erfassen, wobei die Breibandlambdasonde (112) weiterhin mindestens einen Heizer umfasst, wobei das Verfahren die folgendenen Schritte umfasst: a) Freigeben einer Fehlerprüfung, wobei mittels eines Temperaturmodells überprüft wird, ob die Breitbandlambdasonde (112) ausreichend beheizt ist; b) Durchführen der Fehlerprüfung; wobei, wenn nach der Fehlerprüfung kein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: bl) Abschließen des Verfahrens mit einem i. O. Ergebnis; wobei, wenn nach der Fehlerprüfung ein Fehler erkannt wird, der folgende Schritt durchgeführt wird: b2) Abschließen des Verfahrens mit einem n. i. O. Ergebnis; wobei vor Durchführung des Schritts b) ein Prüfen einer Notwendigkeit eines Überhitzungsschutzes erfolgt, wobei bei Vorliegen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes eine Heizerspannung des Heizers gleichzeitig mit Schritt a) oder vor Durchführung des Schritts a) reduziert wird.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Temperaturmodell ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einem WPA- Modell, einem BP-Modell, einem WPA-/BP-Modell.
3. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Temperaturmodell ein WPA-/BP-Modell ist, wobei mittels des WPA-/BP- Modells das Prüfen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) ein Überschreiten einer durch das Temperaturmodell ermittelten Betriebstemperatur der Breitbandlamdasonde (112) über einen definierten Grenzwert geprüft wird.
5. Verfahren nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei das Temperaturmodell ein WPA-Modell ist, wobei das Prüfen der Notwendigkeit des Überhitzungsschutzes mittels eines weiteren Temperaturmodells erfolgt.
6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das weitere Temperaturmodell ein BP-Modell ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei bei der Fehlerprüfung in Schritt b) ein Vergleich eines gemessenen internen Widerstands mit einer Diagnoseschwelle erfolgt.
8. System, umfassend mindestens eine Breitbandlambdasonde (112) und mindestens eine Steuerung, wobei die Steuerung mindestens einen Prozessor umfasst, wobei die Steuerung eingerichtet ist, die Verfahrensschritte nach dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahren durchzuführen.
9. Computerprogramm, welches eingerichtet ist, um bei Ablauf auf einem Computer oder Computer- Netzwerk der Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Datenträger, auf dem eine Datenstruktur gespeichert ist, welche eingerichtet ist, nach einem Laden in einen Arbeits- und/oder Hauptspeicher eines Computers oder Computer- Netzwerkes das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.
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