DE102015108515B4

DE102015108515B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors

Info

Publication number: DE102015108515B4
Application number: DE102015108515.1A
Authority: DE
Inventors: Jae-Woong Yoo
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Hyundai Motor Co
Priority date: 2014-10-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2035-05-30
Also published as: CN106194362B; JP2016089819A; US20160123842A1; DE102015108515A1; US9945314B2; KR101575539B1; JP6495035B2; CN106194362A

Abstract

Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors, aufweisend:einen Sauerstoffsensor (160), welcher ein Abgas misst, welches durch Verbrennung in einem Verbrennungsmotor (150) erzeugt ist, um ein Sauerstoffsignal zu erzeugen, undeine Steuereinheit (110), welche mittels des Sauerstoffsensors (160) ein Zurückbleiben des Sauerstoffsignals ermittelt, welches eine Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von einer Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist, und welche Informationen über Eintrittsfaktoren speichert, welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen, und welche eine gegenwärtige Heizmenge eines entsprechenden spezifischen Bereichs wegen der Eintrittsfaktoren erhöht, um nochmals zu bestätigen, ob das Sauerstoffsignal zurückbleibt, um einen fehlerhaften Sauerstoffsensor (160) zu ermitteln oder eine Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) zu verlassen, dadurch gekennzeichnet, dassdie Steuereinheit (110) eine Fehlfunktion des Sauerstoffsensors (160) ermittelt, wenn eine Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge maximal ist, und die Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) verlässt, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht maximal ist.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung betreffen einen Sauerstoffsensor und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors, welche fähig/imstande sind eine Diagnose zum Ermitteln einer Störung/Fehlfunktion des Sauerstoffsensors auszuführen.
Beschreibung der verwandten Technik
In einer typischen Verbrennungsmotorantriebsvorrichtung führt eine Kraftstoffpumpe Kraftstoff, welcher in einem Tank ist (bzw. sich in einem Tank befindet), durch eine Kraftstoffleitung (z.B. einen Kraftstoffschlauch) zu einem Injektor, wenn ein Verbrennungsmotor startet, und eine Verbrennungsmotorsteuervorrichtung steuert den Injektor an, um den Kraftstoff einzuspritzen. Der eingespritzte Kraftstoff wird verbrannt, und dann wird ein Abgas ausgestoßen.
Ein Beispiel einer Vorrichtung, welche eine Sauerstoffkonzentration des Abgases misst, kann einen Sauerstoffsensor aufweisen. Der Sauerstoffsensor ist an/in einer vorgegebenen Position eines Abgaskrümmers installiert. Daher misst der Sauerstoffsensor einen Sauerstoffanteil (bzw. ein Sauerstoffverhältnis) im Abgas und benachrichtigt/unterrichtet ein elektronisches Steuermodul (ECM) von/über dem/den gemessenen Sauerstoffanteil (z.B. übermittelt den gemessenen Sauerstoffanteil an ein elektronisches Steuermodul (ECM)). In diesem Fall steuert das elektronische Steuermodul (ECM) den Injektor in Abhängigkeit von dem Sauerstoffanteil (bzw. Sauerstoffverhältnis), um ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis eines Gemisches, welches in den Verbrennungsmotor eintritt, zu steuern.
Ferner variiert innerhalb (z.B. im Innern) des Sauerstoffsensors ein Widerstandswert, welcher auf eine Sauerstoffmenge im (z.B. inmitten des) Abgas(es) reagiert, in Abhängigkeit von einer Temperatur des Sensors. Da jedoch der Widerstandswert größer ist, je kleiner die Temperatur ist, ist eine Größe (z.B. ein Wert, z.B. ein Betrag) einer Ausgabespannung des Sauerstoffsensors reduziert. Wenn die Größe der Ausgabespannung reduziert ist, kann das elektronische Steuermodul (ECM) eine Änderung in der Sauerstoffmenge im (z.B. inmitten des) Abgas(es) nicht zuverlässig erkennen/wahrnehmen (z.B. richtig unterscheiden).
Um die Temperatur des Sauerstoffsensors sogar in einem Bereich, in dem eine Temperatur des Abgases klein ist, konstant zu halten, steuert die ECM daher eine Heizung, welche innerhalb (z.B. im Innern) des Sauerstoffsensors installiert ist, gemäß der Temperatur des Abgases, um die Temperatur des Sensors konstant zu halten.
In dem Fall, wenn eine Heizungsleistung reduziert ist und der Sauerstoffsensor daher keine konstante Temperatur hält, führt die ECM nur eine Fehlerdiagnose des Sauerstoffsensors basierend auf einer Größe eines internen Widerstands des Sauerstoffsensors aus.
In diesem Fall wird für die Fehlerdiagnose basierend auf Abgasmodellierung ermittelt, ob der Sauerstoffsensor gestört (z.B. defekt, z.B. nicht in Ordnung, z.B. außer Betrieb) ist. Das Verfahren verlangt/erfordert eine Betriebstechnologie, welche viel Zeit und/oder Kosten benötigt (bzw. erfordert), um zu ermitteln, ob der Sauerstoffsensor gestört ist.
Wenn ferner ermittelt wird, dass der Sauerstoffsensor gestört ist, wird der Sauerstoffsensor durch ein neues Produkt (z.B. einen neuen Sauerstoffsensor) ersetzt, und daher gibt es keine Möglichkeit (z.B. keinen Raum) zum Verbessern der Leistung des Sauerstoffsensors.
Aus der JP 2011- 231 720 A ist eine Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt und ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
Die in dem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich einem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Anerkenntnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
Erläuterung der Erfindung
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors bereitzustellen, welche es ermöglichen eine Leistung des Sauerstoffsensors zu verbessern, während eine Betriebstechnologie vermieden ist/wird, welche Zeit und Aufwand zum Abgasmodellieren benötigt (bzw. erfordert).
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind zusätzlich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors gerichtet, welche es ermöglichen einen spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), in welchem Heizen nicht gut (bzw. nicht ausreichend, bzw. nicht zufriedenstellend) ausgeführt wird.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind ferner darauf gerichtet eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors bereitzustellen, welche es ermöglichen Heizlernen/Heizungslernen auszuführen, welches ein Signal des Sauerstoffsensors wiederherstellt, wenn das Signal des Sauerstoffsensors zurückbleibt.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors bereitzustellen, welche es ermöglichen eine Leistung des Sauerstoffsensors zu verbessern, während eine Betriebstechnologie vermieden ist/wird, welche Zeit und Aufwand zum Abgasmodellieren benötigt (bzw. erfordert).
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors gemäß Anspruch 8. Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors auf einen Sauerstoffsensor, welcher ein Abgas misst, welches durch Verbrennung in einem Verbrennungsmotor erzeugt ist, um ein Sauerstoffsignal zu erzeugen, und eine Steuereinheit, welche mittels des Sauerstoffsensors ein Zurückbleiben des Sauerstoffsignals ermittelt, welches eine Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von einer Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist, und welche Informationen über Eintrittsfaktoren speichert, welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen, und welche eine gegenwärtige (z.B. aktuelle) Heizmenge eines entsprechenden spezifischen Bereichs wegen der (z.B. über die) Eintrittsfaktoren erhöht, um nochmals (z.B. erneut, z.B. wieder) zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), ob das Sauerstoffsignal zurückbleibt, um einen fehlerhaften Sauerstoffsensor zu ermitteln oder um eine Fehlererkennung (z.B. einen Fehlererkennungsprozess) des Sauerstoffsensors zu verlassen.
Der Sauerstoffsensor kann eine Heizung, welche eine Heizmenge in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuereinheit erzeugt, und ein Element aufweisen, welches das Abgas misst, um das Sauerstoffsignal zu erzeugen.
Die Steuereinheit ermittelt eine Fehlfunktion des Sauerstoffsensors, wenn eine Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge maximal ist (z.B. wenn die Heizleistung bzw. Heizmenge maximal ist), und verlässt (z.B. beendet) die Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (z.B. für den Sauerstoffsensor), wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht maximal ist (z.B. wenn die Heizleistung bzw. Heizmenge nicht maximal ist).
Die Steuereinheit misst bevorzugt das Sauerstoffsignal des Sauerstoffsensors wieder (bzw. erneut, bzw. nochmals), wenn der Sauerstoffsensor in einen nächsten spezifischen Bereich eintritt, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht als maximal ermittelt ist (z.B. wenn die Heizleistung bzw. Heizmenge nicht als maximal ermittelt ist), um die Fehlererkennung des Sauerstoffsensors zu verlassen, wenn die Ansprechempfindlichkeit des gemessenen Sauerstoffsignals wiederhergestellt ist.
Die Informationen über die Eintrittsfaktoren können zumindest eine von Kühlwassertemperatur, Umdrehungen pro Minute (RPM) (Verbrennungsmotordrehzahl), Einlasstemperatur, Last, Fahrzeuggeschwindigkeit und Post-Startzeit aufweisen.
Der Sauerstoffsensor ist ein ZrO₂-Sauerstoffsensor.
Das Element übermittelt bevorzugt einen internen Widerstand (z.B. welcher das Temperatursignal ist) und eine Lambdaspannung, welche das Sauerstoffsignal ist, gemeinsam (bzw. zusammen) an die Steuereinheit.
Die Informationen über die Eintrittsfaktoren sind bevorzugt mit der Heizmenge abgebildet, um einen spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), in welchem Heizen einen vorgegebenen Referenzwert oder kleiner hat.
Gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors auf Erzeugen von Abgas durch Verbrennung in einem Verbrennungsmotor, Messen des Abgases durch einen Sauerstoffsensor, um ein Sauerstoffsignal zu erzeugen, Ermitteln eines Zurückbleibens des Sauerstoffsignals, welches eine Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von einer Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist, mittels des Sauerstoffsignals durch eine Steuereinheit, Speichern von Informationen über Eintrittsfaktoren, welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen, durch die Steuereinheit, Erhöhen einer gegenwärtigen (z.B. aktuellen) Heizmenge eines entsprechenden spezifischen Bereichs der (z.B. für die) Eintrittsfaktoren durch die Steuereinheit und Wiederbestätigen (bzw. Wiederermitteln), ob das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals auftritt (bzw. eintritt), und Ermitteln eines fehlerhaften (z.B. defekten) Sauerstoffsensors durch die Steuereinheit in Abhängigkeit von dem Wiederbestätigungsergebnis (bzw. Wiederermittlungsergebnis) oder Verlassen einer Fehlererkennung des (z.B. für den) Sauerstoffsensors durch die Steuereinheit.
Der Sauerstoffsensor kann eine Heizung, welche die Heizmenge in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuereinheit erzeugt, und ein Element aufweisen, welches das Abgas misst, um das Sauerstoffsignal zu erzeugen.
Das Wiederbestätigen (bzw. Wiederermitteln) weist auf Ermitteln, durch die Steuereinheit, ob eine Erhöhung in einer gegenwärtigen Heizmenge maximal ist (z.B. ob eine Heizleistung bzw. Heizmenge maximal ist), Ermitteln einer Fehlfunktion des Sauerstoffsensors durch die Steuereinheit als Ermittlungsergebnis, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge maximal ist (z.B. wenn die Heizleistung bzw. Heizmenge maximal ist), und Verlassen der Fehlererkennung des Sauerstoffsensors als Ermittlungsergebnis, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht maximal ist (z.B. wenn die Heizleistung bzw. Heizmenge nicht maximal ist).
Das Verlassen der Fehlererkennung kann aufweisen erneutes (bzw. nochmaliges, bzw. wieder) Messen des Sauerstoffsignals des Sauerstoffsensors durch die Steuereinheit, wenn der Sauerstoffsensor in einen nächsten spezifischen Bereich eintritt, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht als maximal ermittelt wird (z.B. wenn die Heizleistung bzw. Heizmenge nicht als maximal ermittelt wird), und Verlassen der Fehlererkennung des Sauerstoffsensors, wenn die Ansprechempfindlichkeit des gemessenen Sauerstoffsignals wiederhergestellt ist.
Die Informationen über die Eintrittsfaktoren können zumindest eine von Kühlwassertemperatur, Umdrehungen pro Minute (RPM) (Drehzahl), Einlasstemperatur, Last, Fahrzeuggeschwindigkeit und Post-Startzeit aufweisen.
Der Sauerstoffsensor ist bevorzugt ein ZrO₂-Sauerstoffsensor.
Das Element übermittelt bevorzugt einen internen Widerstand (z.B. welcher das Temperatursignal ist) und eine Lambdaspannung, welche das Sauerstoffsignal ist, gemeinsam (bzw. zusammen) an die Steuereinheit.
Das Verfahren kann ferner aufweisen Abbilden von Eintrittsfaktorinformationen mit der Heizmenge, um einen spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), in welchem das Heizen einen vorgegebenen Referenzwert oder kleiner hat.
Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Begriffe, so wie sie hierin verwendet sind, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen mit einschließen, wie zum Beispiel Personenkraftwagen einschließlich Sportnutzfahrzeuge (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und einschließen Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und andere, mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge (z.B. Kraftstoff, der aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen wird). Hierin bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die anhand der beigefügten Zeichnungen, die hierin mitaufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die gemeinsam dazu dienen, bestimmte Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern, ersichtlich oder genauer dargelegt werden.
Figurenliste

1 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer beispielgebenden Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Konzeptdiagramm, welches einen Betrieb des Sauerstoffsensors, welcher in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht.
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein beispielgebendes Verfahren zum Verbessern einer Leistung des Sauerstoffsensors gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein Diagramm, welches allgemein einen Zusammenhang zwischen einem Luftverhältnis (z.B. einem überschüssigen Luftverhältnis) als eine Ausgabecharakteristik (z.B. Ausgabekennlinie), welche von einer Temperatur des Sauerstoffsensors abhängt, und einem Gleichgewichtssauerstoffpartialdruck gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, welches allgemein einen Zusammenhang zwischen dem Luftverhältnis (z.B. dem überschüssigen Luftverhältnis) als eine Ausgabecharakteristik (z.B. Ausgabekennlinie), welche von der Temperatur des Sauerstoffsensors abhängt, und einer elektromotorischen Kraft gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener Merkmale zeigen, die die Grundprinzipien der Erfindung veranschaulichen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hier offenbart sind, einschließlich zum Beispiel bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden teilweise durch den jeweiligen Anwendungszweck und die jeweilige Nutzungsumgebung bestimmt werden.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und im Folgenden beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, wird verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil, die Erfindung beabsichtigt nicht nur, die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen, so wie in den beigefügten Ansprüchen definiert.
1 ist ein Konfigurationsblockdiagramm einer Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors gemäß verschiedenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bezugnehmend auf 1 ist die Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors konfiguriert, um einen Verbrennungsmotor 150, einen Sauerstoffsensor 160, welcher Abgas misst, welches durch Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 150 erzeugt ist/wird, um ein Sauerstoffsignal zu erzeugen, eine Steuereinheit 110, welche das Sauerstoffsignal von dem Sauerstoffsensor 160 erhält, um zu ermitteln, ob der Sauerstoffsensor gestört (z.B. defekt, z.B. nicht in Ordnung, z.B. außer Betrieb) ist, eine elektrische (z.B. elektronische) Drosselklappensteuerung (ETC) 120, welche eine Luftmenge in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuereinheit 110 steuert, einen Injektor 130, welcher eine Einspritzmenge von Kraftstoff in Abhängigkeit von der Steuerung der Steuereinheit 110 steuert, einen Kraftstoffpumpenregler 140, welcher Kraftstoff und ein Zuführen des Kraftstoffs zu dem Injektor 130 steuert, und dergleichen aufzuweisen.
Die Steuereinheit 110 verwendet das Sauerstoffsignal, um ein Zurückbleiben (z.B. einen Nachlauf, z.B. eine Verzögerung) des Sauerstoffsignals zu ermitteln, welches eine Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von einer Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist, und speichert Informationen über Eintrittsfaktoren, welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen. Ferner erhöht die Steuereinheit 110 eine gegenwärtige Heizmenge eines entsprechenden spezifischen Bereichs wegen der (z.B. über die) Eintrittsfaktoren, um nochmals zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), ob das Sauerstoffsignal zurückbleibt, wodurch ein fehlerhafter (z.B. defekter, z.B. gestörter) Sauerstoffsensor ermittelt wird oder die Fehlererkennung des (z.B. für den) Sauerstoffsensors verlassen (z.B. gelöst, z.B. beendet) wird.
Die elektronische Drosselklappensteuerung (ETC) 120 stellt einen Öffnungswinkel einer Drosselklappe ein, um die Luftmenge, welche dem Verbrennungsmotor 150 zugeführt wird, zu steuern.
Der Injektor 130 steuert eine Kraftstoffmenge, welche in den Verbrennungsmotor 150 eingespritzt wird. Ferner ist der Injektor 130 zu/mit dem Kraftstoffpumpenregler 140 verbunden. Der Kraftstoffpumpenregler 140 ist zu/mit einem Kraftstofftank, einer Kraftstoffpumpe und dergleichen verbunden.
Als Verbrennungsmotor 150 kann ein Benzin-Verbrennungsmotor verwendet werden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, und daher kann der Verbrennungsmotor 150 teilweise (z.B. in bestimmten Ausführungsformen) geändert (z.B. ausgetauscht) sein und kann somit ein Diesel-Verbrennungsmotor sein.
Der Sauerstoffsensor 160 misst die Sauerstoffmenge des Abgases (z.B. im Abgas, z.B. inmitten des Abgases), welches durch Verbrennung in dem Verbrennungsmotor 150 erzeugt wird, um das Sauerstoffsignal zu erzeugen. Der Sauerstoffsensor 160 wird eine Lambdasonde genannt, wobei, wenn ein Lambda (z.B. Lambdawert) λ in einer Verbrennungstheorie verwendet ist, das Lambda λ ein Luftverhältnis (z.B. überschüssiges Luftverhältnis) (Verhältnis zwischen der tatsächlich zugeführten Luftmenge und der Luftmenge (z.B. theoretischen Luftmenge), welche benötigt ist/wird, um Kraftstoff vollständig zu verbrennen) anzeigt/angibt. In einem theoretischen Luft-Kraftstoff-Verhältnis, um den Kraftstoff vollständig zu verbrennen, ist ein Lambdawert λ = 1.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist ein ZrO₂-Sauerstoffsensor als der Sauerstoffsensor 160 verwendet, aber die vorliegenden Erfindung ist nicht darauf beschränkt/limitiert.
Daher kann die Steuereinheit 110 das Sauerstoffsignal, welches von dem Sauerstoffsensor 160 erzeugt wird, verwenden, um eine Ansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors zu bestätigen (bzw. zu ermitteln). Anders gesagt wird eine Sauerstoffmenge des Abgases umgekehrt/umgedreht (bzw. verändert), und wenn der Sauerstoffsensor 160 darauf nicht reagiert, tritt als ein Ergebnis das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals auf (bzw. ein), welches die reduzierte Ansprechempfindlichkeit hat. Es ist möglich durch die Ansprechempfindlichkeit zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), ob der Sauerstoffsensor 160 gestört (z.B. defekt, z.B. nicht in Ordnung, z.B. außer Betrieb) oder in Ordnung ist (z.B. normal ist, z.B. normal funktioniert).
1 veranschaulicht schematisch die Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung, aber die Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors weist zusätzlich zu den veranschaulichten Komponenten einen Kühler, Lasten (z.B. Beleuchtung und dergleichen) und dergleichen auf.
2 ist ein Konzeptdiagramm, welches einen Betrieb des Sauerstoffsensors 160, welcher in 1 veranschaulicht ist, veranschaulicht. Bezugnehmend auf 2 ist der Sauerstoffsensor 160 konfiguriert, um eine Heizung 210 und ein Element 220 aufzuweisen.
Der Sauerstoffsensor 160 reagiert auf die Sauerstoffmenge im (z.B. inmitten des) Abgas(es) und ein interner Widerstandswert des Elements 220 variiert in Abhängigkeit von einer Sensortemperatur (z.B. Sondentemperatur). Anders gesagt, da der Widerstandswert umso größer ist, je kleiner die Sensortemperatur ist, ist eine Größe (z.B. ein Wert, z.B. ein Betrag) einer Lambdaspannung (Ausgabespannung) des Sensors (z.B. der Sonde) reduziert. Wenn die Größe der Lambdaspannung reduziert ist, kann eine Änderung in der Sauerstoffmenge im Abgas nicht zuverlässig erkannt/wahrgenommen (z.B. richtig unterscheiden) werden.
Um daher die Temperatur des Sauerstoffsensors 160, sogar in dem Bereich, in dem die Temperatur des Abgases klein ist, konstant zu halten, ist die Heizung 210 innerhalb (z.B. im Innern) des Sauerstoffsensors installiert. Daher ist die Heizung 210 in Abhängigkeit von der Temperatur des Abgases gesteuert und somit kann die Temperatur des Sensors konstant gehalten sein/werden. Ferner ist die Heizung 210 in Abhängigkeit von den Informationen der Eintrittsfaktoren, wie z.B. Kühlwassertemperatur, RPM (Drehzahl), Einlasstemperatur, Last, Fahrzeuggeschwindigkeit und Post-Startzeit, zusätzlich zu der Temperatur des Abgases gesteuert, um die Heizleistung zu steuern. D.h., die Steuereinheit 110 führt eine Arbeitsspannungssteuerung (z.B. Spannungs-Taktsteuerung) aus, um die Wärmemenge/Heizmenge, welche von der Heizung 210 erzeugt ist, zu steuern.
Das Element 220 übermittelt den internen Widerstand (Temperatur) des Elements und/oder die Lambdaspannung an die (z.B. zu der) Steuereinheit 110.
3 ist ein Ablaufdiagramm, welches ein Verfahren zum Verbessern der Leistung des Sauerstoffsensors gemäß verschiedenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Bezugnehmend auf 3, wenn das Abgas durch die Verbrennung im Verbrennungsmotor 150 (1) erzeugt ist/wird, misst der Sauerstoffsensor 160 (1) das Abgas (z.B. den Sauerstoffwert (z.B. Sauerstoffanteil) im (z.B. inmitten des) Abgas(es)), um das Sauerstoffsignal zu erzeugen.
Die Steuereinheit 110 (1) erhält das Sauerstoffsignal von dem Sauerstoffsensor 160, um das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals zu ermitteln, welches die Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von der Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist (Schritt S310). Anders gesagt kann es den Fall geben, in dem die Sauerstoffmenge im (z.B. inmitten des) Abgas(es) umgekehrt/umgedreht (bzw. verändert) ist, und als ein Ergebnis hat der Sauerstoffsensor 160 die reduzierte Reaktion darauf, und daher ist die Ansprechempfindlichkeit reduziert. Die Eintrittsfaktoren, welche die reduzierte Ansprechempfindlichkeit verursachen, können verschieden sein. D.h., die Eintrittsfaktoren können die Informationen über Eintrittsfaktoren, wie z.B. Kühlwassertemperatur, RPM, Fahrzeuggeschwindigkeit und Post-Startzeit, aufweisen.
Daher speichert die Steuereinheit 110 die Informationen über die (bzw. der) Eintrittsfaktoren, welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen (Schritt S320). Anders gesagt können die Informationen über die Eintrittsfaktoren einen Bereich der Kühlwassertemperatur, einen Bereich der RPM (Drehzahl) und dergleichen aufweisen. In diesem Fall, um den spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), sind/werden die Informationen über die Eintrittsfaktoren nach außen weitergegeben/berichtet, um die Informationen über die Eintrittsfaktoren mit der Wärmemenge/Heizmenge abzubilden (z.B. zu verknüpfen). Die Weitergabe/Berichterstattung kann durch drahtgebundene oder drahtlose Kommunikation gemacht sein/werden.
Als nächstes erhöht die Steuereinheit 110 eine gegenwärtige (z.B. aktuelle) Heizmenge des entsprechenden spezifischen Bereichs wegen des Eintrittsfaktors (z.B. über den Eintrittsfaktor) um (z.B. so viel wie) X% (Schritt S330). D.h., die Heizmenge, welche von der Heizung 210 (2) erzeugt ist, ist durch Steuern der Heizung 210 (2) des Sauerstoffsensors 160 erhöht.
Als ein Ergebnis ist/wird bestätigt (bzw. ermittelt), ob die Erhöhungsmenge (z.B. Heizleistung, z.B. Heizmenge) der Heizung 210 maximal ist (Schritt S340). D.h., das Ziel des Schritts S340 ist, die Wiederherstellung der Ansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors 210 zu bestätigen (bzw. zu ermitteln). Anders gesagt ist bestätigt (bzw. wurde ermittelt), dass, wenn die Erhöhungsmenge (z.B. Heizleistung, z.B. Heizmenge) der Heizung 210 nicht maximal ist, der Sauerstoffsensor 160 die Ansprechempfindlichkeit wiedererlangt, und wenn der Sauerstoffsensor 160 erneut in den gleichen Bereich eintritt (z.B. in den nächsten gleichen Bereich eintritt), ist durch erneutes Messen der Ansprechempfindlichkeit des Sauerstoffsensors bestätigt (bzw. wurde ermittelt), ob der Sauerstoffsensor normale Ansprechempfindlichkeit zeigt (Schritte S350 und S360).
Als das Bestätigungsergebnis (bzw. Ermittlungsergebnis) in Schritt 360 ist/wird die Fehlerermittlung (z.B. Fehlerfeststellung) des Sauerstoffsensors 160 verlassen (bzw. beendet, bzw. gelöst), wenn der Sauerstoffsensor 160 die normale Ansprechempfindlichkeit zeigt (Schritt S370).
Im Gegensatz dazu sind/werden nach Schritt S360 die Schritte S330 bis S360 wiederholt ausgeführt, wenn der Sauerstoffsensor 160 nicht die normale Ansprechempfindlichkeit zeigt.
Unterdessen ist in Schritt S340 das Signal des Sauerstoffsensors 160 ungenau (z.B. falsch), wenn die Erhöhungsmenge (z.B. Heizleistung, z.B. Heizmenge) der Heizung 210 maximal ist, was als Fehler ermittelt wird (Schritt S341).
4 ist ein Diagramm, welches allgemein einen Zusammenhang zwischen dem Luftverhältnis (z.B. dem überschüssigen Luftverhältnis) als eine Ausgabekennlinie, welche von der Temperatur des Sauerstoffsensors abhängt, und einem Gleichgewichtssauerstoffpartialdruck veranschaulicht. Bezugnehmend auf 4 ist die Leistung des Sauerstoffsensors durch Charakteristika, wie z.B. Durchfluss (Diffusion) des Abgases, einer katalytischen Aktivität einer äußeren Elektrode, Porosität einer Platinelektrode, einer Überzugsart und dergleichen, bestimmt (z.B. festgelegt). Bezugnehmend auf 4 ist in einer Theorie des Luftverhältnisses (z.B. des überschüssigen Luftverhältnisses) eine Seite, bei der ein Mischungsverhältnis fett ist (z.B. ein fettes Gemisch vorliegt), links und eine Seite, bei der das Mischungsverhältnis mager ist (z.B. ein mageres Gemisch vorliegt), rechts. Daher ist der Gleichgewichtssauerstoffpartialdruck klein, wenn das Mischungsverhältnis fett ist und die Temperatur klein ist.
5 ist ein Diagramm, welches allgemein einen Zusammenhang zwischen dem Luftverhältnis (z.B. dem überschüssigen Luftverhältnis) als die Ausgabekennlinie, welche von der Temperatur des Sauerstoffsensors abhängt, und einer elektromotorischen Kraft veranschaulicht. Bezugnehmend auf 5 ist in einer Theorie des Luftverhältnisses (z.B. des überschüssigen Luftverhältnisses) eine Seite, bei der ein Mischungsverhältnis fett ist (z.B. ein fettes Gemisch vorliegt), links und eine Seite, bei der das Mischungsverhältnis mager ist (z.B. ein mageres Gemisch vorliegt), rechts. Daher ist die (elektro)motorische Kraft groß, wenn das Mischungsverhältnis fett ist und die Temperatur klein ist.
Die (elektro)motorische Kraft kann durch die folgende Gleichung repräsentiert sein/werden: $E = R T / 4 F I n (P'' O_{2} / P' O_{2})$

In der obigen Gleichung 1 ist
E: (Elektro)motorische Kraft [V]
R: Gaskonstante = 8.31 [J / mol K]
T: Absolute Temperatur [°K] (thermodynamische Temperatur)
F: Faraday-Konstante = 96500 [C / mol]
P''O₂: Sauerstoffpartialdruck in Abgas [Pa] (ca. 10 bis 10^-18 kPa)
P'O₂: Sauerstoffpartialdruck in der Luft [Pa] (ca. 21 kPa)
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich zu ermitteln, ob der Sauerstoffsensor gestört (z.B. defekt, z.B. nicht in Ordnung, z.B. außer Betrieb) ist, während die Betriebstechnologie, welche die Zeit und Bemühungen/Anstrengungen der Abgasmodellierung verlangt/erfordert, vermieden ist/wird.
Ferner ist es gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich den spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen (bzw. zu ermitteln), indem die Steuereinheit ein Protokoll zum Abbilden (z.B. zum Ermitteln (bzw. Bestätigen) des spezifischen Betriebszustandsbereichs) unter Verwendung der messbaren Signale, wie z.B. Kühlwassertemperatur, Umdrehungen pro Minute (RPM), Einlasstemperatur, Last, Fahrzeuggeschwindigkeit und Post-Startzeit, ausführt.
Ferner ist es gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung möglich das Heizlernen/Heizungslernen auszuführen, welches das Signal des Sauerstoffsensors wiederherstellt, wenn das Signal des Sauerstoffsensors zurückbleibt, welches das Heizlernen/Heizungslernen-Schema von Produkten mit einschließt, welche die reduzierte Heizleistung/Heizungsleistung in Bezug auf die Herstellungsverteilung des Sauerstoffsensors haben.
Die vorangehenden Beschreibungen von spezifischen beispielgebenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wurden zum Zweck der Veranschaulichung und Beschreibung präsentiert. Sie sind nicht dazu gedacht, um erschöpfend zu sein oder um die Erfindung auf die genauen offenbarten Formen zu beschränken, und es ist offensichtlich, dass viele Modifikationen und Variationen in Anbetracht der obigen Lehren möglich sind. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um gewisse Grundsätze der Erfindung und Ihre praktische Anwendung zu erläutern, um es dadurch Fachleuten zu ermöglichen, verschiedene Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Änderungen davon, anzufertigen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und deren Alternativen definiert wird.

Claims

Vorrichtung zum Steuern eines Sauerstoffsensors, aufweisend: einen Sauerstoffsensor (160), welcher ein Abgas misst, welches durch Verbrennung in einem Verbrennungsmotor (150) erzeugt ist, um ein Sauerstoffsignal zu erzeugen, und eine Steuereinheit (110), welche mittels des Sauerstoffsensors (160) ein Zurückbleiben des Sauerstoffsignals ermittelt, welches eine Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von einer Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist, und welche Informationen über Eintrittsfaktoren speichert, welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen, und welche eine gegenwärtige Heizmenge eines entsprechenden spezifischen Bereichs wegen der Eintrittsfaktoren erhöht, um nochmals zu bestätigen, ob das Sauerstoffsignal zurückbleibt, um einen fehlerhaften Sauerstoffsensor (160) zu ermitteln oder eine Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) zu verlassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (110) eine Fehlfunktion des Sauerstoffsensors (160) ermittelt, wenn eine Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge maximal ist, und die Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) verlässt, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht maximal ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Sauerstoffsensor (160) aufweist: eine Heizung (210), welche eine Heizmenge in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuereinheit (110) erzeugt, und ein Element (220), welches das Abgas misst, um das Sauerstoffsignal zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (110) das Sauerstoffsignal des Sauerstoffsensors (160) wieder misst, wenn der Sauerstoffsensor (160) in einen nächsten spezifischen Bereich eintritt, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht als maximal ermittelt ist, um die Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) zu verlassen, wenn die Ansprechempfindlichkeit des gemessenen Sauerstoffsignals wiederhergestellt ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1-3, wobei die Informationen über die Eintrittsfaktoren zumindest eine von der Kühlwassertemperatur, der Drehzahl (RPM), der Einlasstemperatur, der Last, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Post-Startzeit aufweisen.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1-4, wobei der Sauerstoffsensor ein ZrO₂-Sauerstoffsensor ist.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 2-5, wobei das Element (220) einen internen Widerstand und eine Lambdaspannung, welche das Sauerstoffsignal ist, gemeinsam an die Steuereinheit (110) übermittelt.
Vorrichtung nach irgendeinem der Ansprüche 1-6, wobei die Informationen über die Eintrittsfaktoren mit der Heizmenge abgebildet sind, um einen spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen, in welchem Heizen einen vorgegebenen Referenzwert oder kleiner hat.
Verfahren zum Steuern eines Sauerstoffsensors, aufweisend: Erzeugen von Abgas durch Verbrennung in einem Verbrennungsmotor (150), Messen des Abgases durch einen Sauerstoffsensor (160), um ein Sauerstoffsignal zu erzeugen, Ermitteln eines Zurückbleibens des Sauerstoffsignals (S310), welches eine Ansprechempfindlichkeit hat, welche in Abhängigkeit von einer Sauerstoffmenge des Abgases reduziert ist, mittels des Sauerstoffsignals durch eine Steuereinheit (110), Speichern von Informationen über Eintrittsfaktoren (S320), welche das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals verursachen, durch die Steuereinheit (110), Erhöhen einer gegenwärtigen Heizmenge eines entsprechenden spezifischen Bereichs (S330) der Eintrittsfaktoren durch die Steuereinheit (110), und Wiederbestätigen, ob das Zurückbleiben des Sauerstoffsignals auftritt, und Ermitteln eines fehlerhaften Sauerstoffsensors (160) durch die Steuereinheit (110) in Abhängigkeit von dem Wiederbestätigungsergebnis oder Verlassen einer Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) durch die Steuereinheit (110), dadurch gekennzeichnet, dass das Wiederbestätigen aufweist: Ermitteln, durch die Steuereinheit (110), ob eine Erhöhung in einer gegenwärtigen Heizmenge maximal ist (S340), Ermitteln einer Fehlfunktion des Sauerstoffsensors (160) durch die Steuereinheit (110) als Ermittlungsergebnis, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge maximal ist (S341), und Verlassen der Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160) als Ermittlungsergebnis, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht maximal ist.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei der Sauerstoffsensor (160) aufweist: eine Heizung (210), welche die Heizmenge in Abhängigkeit von einer Steuerung der Steuereinheit (110) erzeugt, und ein Element (220), welches das Abgas misst, um das Sauerstoffsignal zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, wobei das Verlassen der Fehlererkennung aufweist: erneutes Messen des Sauerstoffsignals des Sauerstoffsensors (160) durch die Steuereinheit (110), wenn der Sauerstoffsensor (160) in einen nächsten spezifischen Bereich eintritt, wenn die Erhöhung in der gegenwärtigen Heizmenge nicht als maximal ermittelt wird (S350); und Verlassen der Fehlererkennung des Sauerstoffsensors (160), wenn die Ansprechempfindlichkeit des gemessenen Sauerstoffsignals wiederhergestellt ist (S360).
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8-10, wobei die Informationen über die Eintrittsfaktoren zumindest eine von der Kühlwassertemperatur, der Drehzahl (RPM), der Einlasstemperatur, der Last, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Post-Startzeit aufweisen.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8-11, wobei der Sauerstoffsensor ein ZrO₂-Sauerstoffsensor ist.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8-12, wobei das Element (220) einen internen Widerstand und eine Lambdaspannung, welche das Sauerstoffsignal ist, gemeinsam an die Steuereinheit (110) übermittelt.
Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 8-13, ferner aufweisend: Abbilden von Eintrittsfaktorinformationen mit der Heizmenge, um einen spezifischen Betriebszustandsbereich zu bestätigen, in welchem das Heizen einen vorgegebenen Referenzwert oder kleiner hat.