DE102016100403B4

DE102016100403B4 - NOx-SENSOR-DIAGNOSESYSTEM UND -VERFAHREN

Info

Publication number: DE102016100403B4
Application number: DE102016100403.0A
Authority: DE
Inventors: Jinqian Gong; Sergio Manuel Hernandez-Gonzalez; Ruqiat O. Shifatu-Badru
Original assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Current assignee: Cummins Emission Solutions Inc
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2022-08-25
Anticipated expiration: 2036-01-13
Also published as: US20160209383A1; US20180164267A1; US20190204282A1; US9927413B2; US10267778B2; US11249061B2; DE102016100403A1

Abstract

Vorrichtung, welche Folgendes aufweist:einen NOx-Sensor (200), der eine Sauerstoffpumpe aufweist; undeine Steuereinheit (120), die ausgebildet ist, um:zu einer Zeit, zu der die Sauerstoffpumpe des NOx-Sensors nicht aktiviert wurde und bevor ein O2-Pumpen beginnt, als Reaktion darauf, dass der NOx-Sensor eine Betriebstemperatur erreicht, einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den NOx-Sensor gemessene Menge an O2und/oder NOxanzeigt;zu ermitteln, ob der eine oder die mehreren Werte des Parameters einen Schwellenwert überschreiten; undals Reaktion darauf, dass der eine oder die mehreren Werte des Parameters den Schwellenwert nicht überschreiten, einen Ausfall des NOx-Sensors anzugeben.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein das Gebiet selektiver katalytischer Reduktionssysteme (selective catalytic reduction (SCR) systems) für ein Abgasnachbehandlungssystem.
HINTERGRUND
Für Verbrennungsmotoren, beispielsweise Dieselmotoren, können Stickoxid(NO_x)-Verbindungen in das Abgas emittiert werden. Um NO_x-Emissionen zu verringern, kann ein SCR-Prozess implementiert werden, um die NO_x-Verbindungen mit Hilfe eines Katalysators und eines Reduktionsmittels in neutralere Verbindungen, beispielsweise zweiatomigen Stickstoff, Wasser oder Kohlendioxid, umzuwandeln. Der Katalysator kann in einer Katalysatorkammer eines Abgassystems, beispielsweise demjenigen eines Fahrzeugs oder einer Energieerzeugungseinheit, enthalten sein. Ein Reduktionsmittel, beispielsweise Ammoniakanhydrid, wässrige Ammoniaklösung oder Harnstoff, wird üblicherweise vor der Katalysatorkammer in den Abgasstrom eingebracht. Um das Reduktionsmittel für den SCR-Prozess in den Abgasstrom einzubringen, kann ein SCR-System das Reduktionsmittel durch ein Dosiermodul, welches das Reduktionsmittel strömungsaufwärts der Katalysatorkammer in ein Abgasrohr des Abgassystems verdampft oder sprüht, dosieren oder anderweitig einbringen. Das SCR-System kann einen oder mehrere Sensoren einschließen, um Zustände innerhalb des Abgassystems zu überwachen.
In manchen Fällen können NO_x-Sensoren ausfallen und Werte ausgeben, die trotz Erhöhungen der NO_x-Konzentration eine Menge von NO_x auf einem niedrigen Niveau angeben. In manchen Fällen kann dies am Austritt eines Abgassystems besonders problematisch sein, wenn erwartet wird, dass NO_x-Konzentrationen minimal sind und minimale Schwankungen aufweisen.
US 2011/0016949 A1 offenbart einen NO_x-Sensor zur Bestimmung der NO_x-Konzentration in dem Abgas eines Verbrennungsmotors und ein Verfahren, um eine Verschlechterung des NO_x-Sensors zu beurteilen. Dabei wird bei einem steigendem Ausgabewert einer in dem NO_x-Sensor enthaltenen NO_x-Sensorzelle die Veränderungsrate des Ausgabewertes erfasst. Unterschreitet die Veränderungsrate einen vorbestimmten Schwellenwert, so wird eine Verschlechterung des NO_x-Sensors angezeigt.
DE 10 2009 046 232 A1 offenbart ein Diagnoseverfahren eines NO_x-Sensors, wobei die Pumpspannung an einer inneren Pumpelektrode in einer ersten Messkammer und an einer Sauerstoffmesselektrode in einer zweiten Messkammer des NO_x-Sensors so reduziert wird, dass sich in der zweiten Messkammer an einer darin angeordneten NO_x-Messelektrode der Sauerstoffgehalt des Abgases einstellt. Die Sauerstoffkonzentration in der zweiten Messkammer wird mittels der NO_x-Messelektrode und zusätzlich mittels einer separaten Einrichtung bestimmt. Die beiden Werte werden verglichen und es wird auf einen defekten Sensor dann geschlossen, wenn der in der zweiten Kammer mit Hilfe des Pumpstroms bestimmte Wert von dem mittels der separaten Sensoreinrichtung bestimmten Wert um eine vorgebbare Größe abweicht.
ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Vorrichtung, die einen eine Sauerstoffpumpe aufweisenden NO_x-Sensor und eine Steuereinheit einschließt. Die Steuereinheit ist konfiguriert, zu einer Zeit, zu der die Sauerstoffpumpe des NO_x-Sensors nicht aktiviert wurde und bevor ein O₂-Pumpen beginnt, als Reaktion darauf, dass der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht, einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den
NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt. Die Steuereinheit ist ferner konfiguriert, zu ermitteln, ob der eine oder die mehreren Werte des Parameters einen Schwellenwert überschreiten, und als Reaktion darauf, dass der eine oder die mehreren Werte des Parameters den Schwellenwert nicht überschreiten, einen Ausfall des NO_x-Sensors anzuzeigen.
Weitere Ausführungsformen betreffen eine Vorrichtung, die einen NO_x-Sensor und eine Steuereinheit einschließt. Die Steuereinheit ist konfiguriert, eine Menge an O₂ in einer Kammer des NO_x-Sensors zu erhöhen. Die Steuereinheit ist zudem konfiguriert, einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt. Die Steuereinheit ist ferner dazu konfiguriert, eine Schwankung des einen oder der mehreren Werte des Parameters zu berechnen, der die durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O2 und/oder NOx anzeigt. Die Steuereinheit ist ferner konfiguriert, zu ermitteln, ob die berechnete Schwankung einen Schwellenwert überschreitet, und als Reaktion darauf, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet, einen Ausfall des NO_x-Sensors anzuzeigen.
Weitere Ausführungsformen betreffen eine Vorrichtung, die einen NO_x-Sensor und eine Steuereinheit einschließt. Die Steuereinheit ist konfiguriert, zu einer Zeit, zu der eine Sauerstoffpumpe des NO_x-Sensors nicht aktiviert wurde und bevor ein O₂-Pumpen beginnt, oder eine Menge an O₂ in einer Kammer des NO_x-Sensors erhöht wurde, als Reaktion darauf, dass der NO_x- Sensor Betriebstemperatur erreicht, einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt. Die Steuereinheit ist zudem konfiguriert, eine Schwankung des einen oder der mehreren Werte des Parameters zu berechnen, der die durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NOx anzeigt. Die Steuereinheit ist konfiguriert, zu ermitteln, ob die berechnete Schwankung einen Schwellenwert überschreitet, und als Reaktion darauf, dass die berechnete Schwankung einen Schwellenwert nicht überschreitet, einen Ausfall des NO_x-Sensors anzuzeigen.
Figurenliste
Die Details von einer oder mehreren Implementierungen werden in den begleitenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Weitere Merkmale, Aspekte und Vorteile der Offenbarung werden anhand der Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche ersichtlich, worin:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines beispielhaften selektiven katalytischen Reduktionssystems mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem für ein Abgassystem zeigt;
2 ein Blockdiagramm einer Implementierung eines NO_x-Sensors mit einer ersten Kammer, einer zweiten Kammer und einer Referenzkammer zeigt;
3 ein Blockdiagramm einer Implementierung eines beispielhaften Prozesses zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors zeigt, wenn der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht;
4 ein Blockdiagramm einer Implementierung eines weiteren beispielhaften Prozesses zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors während des Betriebs zeigt;
5 ein Prozessdiagramm einer Implementierung eines beispielhaften Prozesses zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors, wenn der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht, oder während eines Betriebs unter Verwendung eines Zählers zum Ermitteln einer durchschnittlichen Änderung eines Parameters, der das durch den NO_x-Sensor erkannte O₂ und/oder NO_x anzeigt, über mehrere ermittelte Werte hinweg zeigt;
6 eine graphische Darstellung mehrerer Werte für einen Parameter, der einen NO_x-Konzentrationspegel von einem NO_x-Sensor anzeigt, einen Parameter, der anzeigt, ob ein Taupunkt erreicht wurde, einen Parameter, der anzeigt, ob ein NO_x-Ausstoßwert stabil ist, und einen Parameter, der einen O₂-Konzentrationspegel im Abgas anzeigt, mit einer Spitze in dem Parameter zeigt, der den NO_x-Konzentrationspegel von dem NO_x-Sensor anzeigt, wenn der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht;
7 eine graphische Darstellung mehrerer Werte für einen Parameter, der einen NO_x-Konzentrationspegel von einem NO_x-Sensor anzeigt, einen Parameter, der anzeigt, ob ein Taupunkt erreicht wurde, einen Parameter, der anzeigt, ob ein NO_x-Ausstoßwert stabil ist, einen Parameter, der einen O₂-Konzentrationspegel im Abgas anzeigt, und Parameter, die einen Diagnoseauslösezähler und einen Diagnoseabschlusszähler mit mehreren Spitzen in dem Parameter zeigen, der den NO_x-Konzentrationspegel von dem NO_x-Sensor während des Betriebs anzeigt.

Es ist anzumerken, dass es sich bei manchen oder allen der Figuren um schematische Darstellungen zu Zwecken der Veranschaulichung handelt. Die Figuren werden zum Zwecke des Veranschaulichens einer oder mehrerer Implementierungen mit dem expliziten Verständnis bereitgestellt, dass sie nicht verwendet werden, um den Umfang oder die Bedeutung der Ansprüche zu beschränken.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend folgen detailliertere Beschreibungen verschiedener Konzepte bezüglich sowie Implementierungen von Verfahren, Einrichtungen und Systemen zum Durchführen einer Diagnoseprüfung an einem NO_x-Sensor, um zu ermitteln, ob der Sensor ausgefallen ist. Die verschiedenen vorstehend vorgestellten und nachstehend detaillierter beschriebenen Konzepte können auf eine von zahlreichen Weisen implementiert werden, da die beschriebenen Konzepte nicht auf irgendeine bestimmte Art und Weise der Implementierung beschränkt sind. Beispiele für spezifische Implementierungen und Anwendungen werden hauptsächlich zu veranschaulichenden Zwecken bereitgestellt.
I. Überblick
In manchen Fahrzeugen kann NO_x mit anderen Verbindungen als ein Ergebnis einer Verbrennung erzeugt werden, beispielsweise bei einem Dieselkraftstofffahrzeug, einem Dieselkraftstoff-Stromgenerator usw. Bei manchen Abgassystemen kann ein Sensormodul strömungsaufwärts oder strömungsabwärts oder als Teil eines SCR-Katalysators angeordnet sein, um eine oder mehrere Emissionen im Abgasstrom nach dem SCR-Katalysator zu erkennen. Zum Beispiel kann ein NO_x-Sensor strömungsabwärts des SCR-Katalysators positioniert werden, um NO_x innerhalb des Abgases zu erfassen, das den Auspuff des Fahrzeugs verlässt. Solche Emissionssensoren können nützlich sein, um einer Steuereinheit eine Rückkopplung bereitzustellen, um einen Betriebsparameter des Nachbehandlungssystems des Fahrzeugs zu modifizieren. Zum Beispiel kann ein NO_x-Sensor verwendet werden, um eine Menge von NO_x zu erfassen, die das Fahrzeugabgassystem verlässt, und falls das erfasste NO_x zu hoch oder zu niedrig ist, kann die Steuereinheit eine Menge von Reduktionsmittel modifizieren, das durch ein Dosiermodul zugeführt wird.
Ein NO_x-Sensor schließt einen Teil des NO_x-Sensors ein, der die Menge von in der Abgasprobe enthaltenem NO_x erfasst. Der Teil des NO_x-Sensors, der die Menge von in der Abgasprobe enthaltenem NO_x erfasst, kann eine NO_x-Zersetzungselektrode verwenden, um NO_x in Stickstoff- und Sauerstoffionen aufzuspalten, und einen Strom, der erzeugt wird, indem die Sauerstoffionen durch sauerstoffdurchlässiges Material gepumpt werden, als stellvertretend für das in der Abgasprobe vorhandene NO_x verwenden. Da der Teil des NO_x-Sensors, der die Menge von in der Abgasprobe vorhandenem NO_x erfasst, Sauerstoffionen als stellvertretend für das in der Abgasprobe vorhandene NO_x verwendet, ist der NO_x-Sensor auch für jeglichen innerhalb der Abgasprobe verbleibenden Sauerstoff (O₂) querempfindlich. Somit kann der NO_x-Sensor O₂ vor dem Teil des NO_x-Sensors, der die Menge von in der Abgasprobe vorhandenem NO_x erfasst, aus einer Abgasprobe entfernen. Das heißt, innerhalb einer oder mehreren Kammern des NO_x-Sensors vorhandene Sauerstoffpumpelektroden können verwendet werden, um in der Abgasprobe vorhandenes O₂ zu extrahieren und herauszupumpen, um die verbleibende Menge an O₂ in der Abgasprobe auf eine im Wesentlichen kleine Menge (z. B. 0,001 Teile pro Million (parts per million (ppm)) zu verringern. Somit ist der durch Pumpen von Sauerstoffionen durch sauerstoffdurchlässiges Material erzeugte Strom im Wesentlichen stellvertretend für das in der Abgasprobe vorhandene NO_x.
In manchen Fällen, beispielsweise für NO_x-Sensoren am Ende eines SCR-Systems oder Endrohrausgangsabschnitts eines Abgassystems, kann es sich bei der in der Abgasprobe vorhandenen Menge von NO_x um eine sehr kleine Menge mit nur minimaler Schwankung handeln (z. B. um ungefähr ±5 ppm schwankend). Somit können Messungen vom NO_x-Sensor sehr klein sein und während des Betriebs in einem minimalen Bereich schwanken. In manchen Fällen kann ein NO_x-Sensor jedoch ausfallen, wenn der Teil des NO_x-Sensors, der die Menge an in der Abgasprobe vorhandenem NO_x erfasst, trotz Änderungen der in der Abgasprobe vorhandenen Menge von NO_x dieselbe minimale Menge von NO_x registriert. Zum Beispiel kann die NO_x-Zersetzungselektrode beim ordnungsgemäßen Aufspalten von NO_x versagen, oder andere Ausfälle beim NO_x-Sensor können den NO_x-Sensor veranlassen, unabhängig von Änderungen der NO_x-Konzentration in dem minimalen Bereich steckenzubleiben. Dementsprechend kann es nützlich sein, zu erkennen, wenn sich der NO_x-Sensor in diesem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet.
Manche NO_x-Sensor-Diagnoseimplementierungen verwenden hohe NO_x-Spitzen am Motorausgang, um Änderungen bei durch einen NO_x-Sensor gemessenem NO_x zu erkennen, um zu ermitteln, ob sich der NO_x-Sensor in einem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. Bei Nachbehandlungssystemen, die NO_x-Emissionen trotz dieser hohen NO_x-Spitzen am Motorausgang auf sehr kleine Niveaus verringern, können solche Spitzen jedoch nicht länger mit der NO_x-Schwankung am Systemauslass korreliert sein, was zu einer möglichen Diagnose führt, dass sich ein NO_x-Sensor in einem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, wenn der NO_x-Sensor tatsächlich ordnungsgemäß funktioniert. Solche falschen Positivausfälle können zu höheren Garantieabdeckungskosten, höheren Ersatzteilkosten usw. führen.
Darüber hinaus kann der Betrieb eines Motors im Wesentlichen stabil sein, wodurch solche hohen NO_x-Spitzen am Motorausgang verringert werden. Da es notwendig oder erforderlich sein kann, NO_x-Emissionen über lange Zeiträume hinweg auf niedrigen Niveaus zu halten, kann das Fehlen von hohen NO_x-Spitzen am Motorausgang dazu führen, dass ein NO_x-Sensor in einen Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ eintreten kann, ohne dass dies für eine lange Zeit erkannt wird, wodurch potenziell unbeabsichtigte NO_x-Emissionen freigesetzt werden. Daher ist es oftmals wünschenswert, periodisch eine Diagnoseprüfung am NO_x-Sensor unabhängig von einer hohen NO_x-Spitze am Motorausgang durchzuführen.
Hierin beschriebene Implementierungen sind auf Verfahren und Systeme zum Erkennen, wann sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, gerichtet. Eine Motorsteuereinheit oder eine andere Diagnosesteuereinheit kann unter Verwendung der Sauerstoffpumpelektroden einen Diagnoseprozess initiieren, wenn der NO_x-Sensor anfänglich, jedoch vor einem Verringern des O₂ in der Abgasprobe, eine Betriebstemperaturschwelle erreicht. Das heißt, der Diagnoseprozess kann die O₂-Querempfindlichkeit des Teils des NO_x-Sensors verwenden, der die Menge von im Abgas vorhandenen NO_x erfasst, um zu erkennen, ob sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, wenn der NO_x-Sensor anfänglich seine Betriebstemperatur erreicht. Zum Beispiel kann vor dem Verringern des in der Abgasprobe vorhandenen O₂ unter Verwendung der Sauerstoffpumpelektroden in der zweiten, inneren Kammer eines NO_x-Sensors O₂ vorhanden sein (z. B. ungefähr 1000 ppm), sodass der durch Pumpen der Sauerstoffionen durch sauerstoffdurchlässiges Material erzeugte Strom aufgrund der Anwesenheit von O₂ bei Aktivieren eine große Spitze im Strom erzeugen sollte (falls 1000 ppm an O₂ vorhanden sind, sollte der Strom aufgrund der 1000 ppm von O₂ eine Spitze registrieren, die einer Spitze von ungefähr 2000 ppm Sauerstoffionen entspricht). Wenn so eine große Spitze im Strom vorhanden ist, befindet sich der NO_x-Sensor wahrscheinlich nicht im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“. Wenn die große Spitze im Strom jedoch nicht vorhanden ist (z. B. der Strom konstant bleibt oder minimale Änderungen erfährt), kann sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befinden. Der Strom kann in einen numerischen Wert umgewandelt werden, beispielsweise durch einen A/D-Wandler, um einen numerischen Wert für einen Parameter zu erzeugen, der das durch den NO_x-Sensor erfasste O₂ und/oder NO_x anzeigt.
Die Motorsteuereinheit oder die andere Diagnosesteuereinheit kann auch während des Betriebs einen Diagnoseprozess einleiten. Das heißt, der Diagnoseprozess kann die Menge an O₂, die durch die Sauerstoffpumpelektroden aus der Abgasprobe entfernt wird, stoppen oder verringern, um die Menge an O₂ zu erhöhen, die in der zweiten, inneren Kammer des NO_x-Sensors vorhanden ist, sodass der durch Pumpen der Sauerstoffionen durch sauerstoffdurchlässiges Material erzeugte Strom aufgrund des erhöhten Vorhandenseins des O₂ eine große Spitze im Strom erzeugen sollte. Wenn so eine große Spitze im Strom vorhanden ist, befindet sich der NO_x-Sensor wahrscheinlich nicht im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“. Wenn die große Spitze im Strom jedoch nicht vorhanden ist (z. B. der Strom konstant bleibt oder minimale Änderungen erfährt) kann sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befinden.
In manchen Implementierungen kann die Änderung des Parameters, der das durch den NO_x-Sensor erfasste O₂ und/oder NO_x anzeigt, (z.B. ΔErkanntesNO_x) nach jedem Diagnoseprozess gespeichert werden. Ein Zähler kann verwendet werden und jedes Mal, wenn ein Diagnoseprozess ausgeführt wird, um eins erhöht werden. Nachdem ein vorbestimmter Schwellenwert für den Zähler erreicht wurde (z. B. 50-mal, 100-mal, 1000-mal usw.), kann ein Durchschnitt der Änderungen der Parameter, die das durch den NO_x-Sensor während jedes Diagnoseprozesses erfasste O₂ und/oder NO_x angeben, ermittelt und mit einem gespeicherten Schwellenwert verglichen werden. Wenn die durchschnittliche Änderung des Parameters, der das durch den NO_x-Sensor erfasste O₂ und/oder NO_x anzeigt, unter dem gespeicherten Schwellenwert liegt, kann ein Parameter auf einen Wert gesetzt werden, der anzeigt, dass sich der NO_x-Sensor in dem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, eine Warnlampe kann aufleuchten, beispielsweise eine Fehlfunktionsanzeigelampe (malfunction indicator lamp (MIL)) und/oder andere Anzeigen können verwendet werden, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet.
II. Überblick über das Nachbehandlungssystem
1 stellt ein Nachbehandlungssystem 100 mit einem beispielhaften Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 für ein Abgassystem 190 dar. Das Nachbehandlungssystem 100 schließt einen Dieselpartikelfilter (DFP) 102, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 110, eine Zersetzungskammer oder einen Zersetzungsreaktor 104, einen SCR-Katalysator 106 und eine Sensorsonde 150 ein.
Der DPF 102 ist konfiguriert, Partikelgegenstände, beispielsweise Ruß, aus im Abgassystem 190 strömendem Abgas zu entfernen. Der DFP 102 umfasst einen Einlass, in dem das Abgas empfangen wird, und einen Auslass, in dem das Abgas austritt, nachdem Partikelgegenstände im Wesentlichen aus dem Abgas gefiltert wurden und/oder die Partikelgegenstände in Kohlendioxid umgewandelt wurden.
Die Zersetzungskammer 104 ist konfiguriert, ein Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder AdBlue bzw. diesel exhaust fluid (DEF), in Ammoniak umzuwandeln. Die Zersetzungskammer 104 umfasst eine Reduktionsmittelzufuhrsystem 110 mit einem Dosiermodul 112, das konfiguriert ist, das Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. In manchen Implementierungen wird der Harnstoff, die wässrige Ammoniaklösung bzw. die DEF strömungsaufwärts des SCR-Katalysators 106 eingespritzt. Die Reduktionsmitteltröpfchen durchlaufen dann die Prozesse der Verdampfung, Thermolyse und Hydrolyse, um gasförmiges Ammoniak innerhalb des Abgassystems 190 zu bilden. Die Zersetzungskammer 104 umfasst einen Einlass in Fluidverbindung mit dem DPF 102, um das NO_x-Emissionen enthaltende Abgas aufzunehmen, und einen Auslass, durch den das Abgas, die NO_x-Emissionen, Ammoniak und/oder verbleibendes Reduktionsmittel zum SCR-Katalysator 106 strömt.
Die Zersetzungskammer 104 schließt das Dosiermodul 112 ein, das an der Zersetzungskammer 104 montiert ist, sodass das Dosiermodul 112 ein Reduktionsmittel, beispielsweise Harnstoff, wässrige Ammoniaklösung oder DEF in die im Abgassystem 190 strömenden Abgase dosieren kann. Das Dosiermodul 112 kann einen Isolator 114 einschließen, der zwischen einem Abschnitt des Dosiermoduls 112 und dem Abschnitt der Zersetzungskammer 104 platziert ist, an dem das Dosiermodul 112 montiert ist. Das Dosiermodul 112 ist fluidtechnisch mit einer oder mehreren Reduktionsmittelquellen 116 gekoppelt. In manchen Implementierungen kann eine Pumpe (nicht gezeigt) verwendet werden, um die Reduktionsmittelquelle 116 für die Zufuhr zum Dosiermodul 112 unter Druck zu setzen.
Das Dosiermodul 112 ist zudem elektrisch oder verbindungstechnisch mit einer Steuereinheit 120 gekoppelt. Die Steuereinheit 120 ist konfiguriert, das Dosiermodul 112 zu steuern oder zu regeln, um Reduktionsmittel in die Zersetzungskammer 104 zu dosieren. Die Steuereinheit 120 kann einen Mikroprozessor, eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (application-specific integrated circuit (ASIC)), eine vor Ort programmierbare Gatteranordnung (field-programmable gate array (FPGA)) usw. oder Kombinationen davon einschließen. Die Steuereinheit 120 kann einen Speicher einschließen, der unter anderem eine elektronische, optische, magnetische oder irgendeine andere Datenspeicher- oder Übermittlungsvorrichtung, die in der Lage ist, einem Prozessor, einer ASIC, einer FPGA usw. Programmanweisungen bereitzustellen, einschließen kann. Der Speicher kann einen Speicherchip, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (EEPROM)), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (erasable programmable read only memory (EPROM)), Flash-Speicher oder irgendeinen anderen geeigneten Speicher einschließen, aus dem die Steuereinheit 120 Anweisungen lesen kann. Die Anweisungen können Code von irgendeiner geeigneten Programmiersprache einschließen.
In bestimmten Implementierungen ist die Steuereinheit 120 strukturiert, bestimmte Operationen auszuführen, beispielsweise diejenigen, die hierin in Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben sind. In bestimmten Implementierungen stellt die Steuereinheit 120 einen Teil eines Verarbeitungsuntersystems dar, das ein oder mehrere Rechenvorrichtungen mit Speicher-, Verarbeitungs- und Kommunikationshardware umfasst. Bei der Steuereinheit 120 kann es sich um eine einzelne Vorrichtung oder eine verteilte Vorrichtung handeln, und die Funktionen der Steuereinheit 120 können durch Hardware und/oder als Computeranweisungen auf einem nichtflüchtigen computerlesbaren Datenspeichermedium durchgeführt werden.
In bestimmten Implementierungen umfasst die Steuereinheit 120 ein oder mehrere Module, die strukturiert sind, um die Operationen der Steuereinheit 120 funktional auszuführen. In bestimmten Implementierungen kann die Steuereinheit 120 ein NO_x-Sensor-Diagnosemodul zum Durchführen der unter Bezugnahme auf 3 bis 5 beschriebenen Operationen umfassen. Die Beschreibung hierin einschließlich der Module betont die strukturelle Unabhängigkeit der Aspekte der Steuereinheit 120 und veranschaulicht ein mögliches Gruppieren von Operationen und Verantwortlichkeiten der Steuereinheit 120. Andere Gruppierungen, die ähnliche Gesamtoperationen durchführen, sind als innerhalb des Umfangs der vorliegenden Anmeldung eingeschlossen zu betrachten. Module können in Hardware und/oder als Computeranweisungen auf einem nichtflüchtigen, computerlesbaren Datenspeichermedium implementiert werden, und Module können über verschiedene Hardware oder computerbasierte Komponenten verteilt sein. Genauere Beschreibungen bestimmter Ausführungsformen der Steuereinheitoperationen sind in dem Abschnitt enthalten, der auf 3 bis 5 Bezug nimmt.
Beispielhafte und nicht einschränkende Modulimplementierungselemente schließen Sensoren ein, die irgendeinen hierin bestimmten Wert bereitstellen, Sensoren, die irgendeinen Wert bereitstellen, bei dem es sich um einen Vorgänger zu einem hierin bestimmten Wert handelt, Datalink- und/oder Netzwerkhardware einschließlich Kommunikationschips, oszillierende Kristalle, Kommunikationsverbindungen, Kabel, Twisted-Pair-Verdrahtungen, Koaxialverdrahtungen, abgeschirmte Verdrahtungen, Sender, Empfänger und/oder Sendeempfänger, Logikschaltungen, fest verdrahtete Logikschaltungen, rekonfigurierbare Logikschaltungen in einem bestimmten, nichtflüchtigen Zustand, die entsprechend der Modulspezifikation konfiguriert sind, Aktoren einschließlich mindestens eines elektrischen, hydraulischen oder pneumatischen Aktors, ein Solenoid, einen Operationsverstärker, analoge Steuerelemente (Federn, Filter, Integratoren, Addierer, Teiler, Verstärkungselemente) und/oder digitale Steuerelemente.
Der SCR-Katalysator 106 ist konfiguriert, zur Verringerung von NO_x-Emissionen beizutragen, indem ein NO_x-Reduktionsprozess zwischen dem Ammoniak und dem NO_x des Abgases in zweiatomigen Stickstoff, Wasser und/oder Kohlendioxid beschleunigt wird. Der SCR-Katalysator 106 umfasst einen Einlass in Fluidverbindung mit der Zersetzungskammer 104, von der Abgas und Reduktionsmittel empfangen wird, und einen Auslass in Fluidverbindung mit einem Ende 192 des Abgassystems 190.
Das Abgassystem 190 kann ferner einen Dieseloxidationskatalysator (diesel oxidation catalyst (DOC)) in Fluidverbindung mit dem Abgassystem 190 einschließen (z. B. strömungsabwärts des SCR-Katalysators 106 oder strömungsaufwärts des DPF 102), um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Abgas zu oxidieren.
Die Sensorsonde 150 kann mit dem Abgassystem 190 gekoppelt sein, um einen Zustand des durch das Abgassystem 190 strömenden Abgases zu erkennen. In manchen Implementierungen kann die Sensorsonde 150 einen Abschnitt aufweisen, der innerhalb des Abgassystems 190 angeordnet ist, beispielsweise kann eine Spitze der Sensorsonde 150 in einen Abschnitt des Abgassystems 190 verlaufen. In anderen Implementierungen kann die Sensorsonde 150 Abgas durch eine andere Leitung aufnehmen, beispielsweise durch ein Probenrohr, das aus dem Abgassystem 190 verläuft. Obwohl die Sensorsonde 150 als strömungsabwärts des SCR-Katalysators 150 positioniert dargestellt ist, versteht es sich, dass die Sensorsonde 150 an irgendeiner anderen Position des Abgassystems 190, beispielsweise strömungsaufwärts des DPF 102, innerhalb des DPF 102, zwischen dem DPF 102 und der Zersetzungskammer 104, innerhalb der Zersetzungskammer 104, zwischen der Zersetzungskammer 104 und dem SCR-Katalysator 106, innerhalb des SCR-Katalysators 106 oder strömungsabwärts des SCR-Katalysators 106, positioniert sein kann. Zudem können zwei oder mehr Sensorsonden 150 zum Erkennen eines Zustands des Abgases verwendet werden, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf oder sechs Sensorsonden 150 verwendet werden, wobei jede Sensorsonde 150 an einer der vorhergehenden Positionen des Abgassystems 190 angeordnet ist. In manchen Implementierungen kann sich eine erste Sensorsonde 150 strömungsaufwärts des SCR-Katalysators 106 und eine zweite Sensorsonde 150 strömungsabwärts des SCR-Katalysators 106 befinden. In weiteren Implementierungen kann sich die erste Sensorsonde 150 strömungsaufwärts der Zersetzungskammer 104 und die zweite Sensorsonde 150 strömungsabwärts des SCR-Katalysators 106 befinden. In noch weiteren Implementierungen kann sich die erste Sensorsonde 150 strömungsaufwärts des DPF 102 und die zweite Sensorsonde 150 strömungsabwärts des SCR-Katalysators 106 befinden. Noch weitere Konfigurationen für die Sensorsonden 150 können implementiert werden.
III. Implementierungen von NO_x-Sensoren
2 stellt ein Blockdiagramm eines Beispiel-NO_x-Sensors 200 dar. Der NO_x-Sensor 200 umfasst eine Basis 202, die ein sauerstoffdurchlässiges Material, beispielsweise ZrO₂, umfasst, das es erlaubt, dass O₂ über Elektroden auf gegenüberliegenden Seiten des sauerstoffdurchlässigen Materials der Basis 202 durch das Material gepumpt wird. Eine Abgasprobe aus einem Abgassystem, beispielsweise dem Abgassystem 190 wird über eine Einlassöffnung 204 in der Basis 202 empfangen. In manchen Implementierungen kann bei dem NO_x-Sensor die Einlassöffnung 204 innerhalb eines Abschnitts des Abgassystems positioniert sein, und/oder eine Abgasproben-Entnahmekomponente kann einen Anteil des Abgases zur Einlassöffnung 204 leiten. Die Basis 202 des NO_x-Sensors 200 kann eine erste, äußere Kammer 210 und eine zweite, innere Kammer 220 definieren. Die erste, äußere Kammer 210 kann eine Sauerstoffpumpelektrode 212 einschließen, sodass O₂, das in einem Abgas vorhanden ist, das durch den NO_x-Sensor 200 getestet werden soll, entfernt werden kann, während das in der Abgasprobe vorhandene NO_x sich zur zweiten, inneren Kammer 220 weiterbewegen kann. Eine äußere Elektrode 230 ist so positioniert, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der Sauerstoffpumpelektrode 212 und der äußeren Elektrode 230 durch das sauerstoffdurchlässige Material der Basis 202 hindurch ausgebildet wird, wenn eine Spannung (V₀) an die Sauerstoffpumpelektrode 212 und die äußere Elektrode 230 angelegt wird. Der Pumpstrom (Ip₀) für die Schaltung, welche die Sauerstoffpumpelektrode 212 und die äußere Elektrode 230 einschließt, ist proportional zu einer linearen Menge an O₂, die aus der ersten, äußeren Kammer 210 herausgepumpt wird. Das heißt, die Menge an aus der ersten, äußeren Kammer 210 gepumptem O₂ kann auf der Grundlage der Spannung (V₀) geregelt werden, die angelegt wird, um den Pumpstrom (Ip₀) zu ändern.
O₂ wird über die Sauerstoffpumpelektrode 212 aufgrund der Querempfindlichkeit einer NO_x-Zersetzungselektrode 224 der zweiten, inneren Kammer 220 für O₂ entfernt. Das heißt, während des normalen Betriebs kann die Spannung (V₀) so geregelt werden, dass in der Abgasprobe vorhandenes O₂ herausgepumpt wird, wenn sich die Abgasprobe in der ersten, äußeren Kammer 210 befindet, um die Menge an O₂ in der Abgasprobe auf eine Mindestmenge, beispielsweise ungefähr 0,001 ppm, zu verringern, wenn die Abgasprobe in die zweite, innere Kammer des NO_x-Sensors eintritt.
In manchen Implementierungen kann die zweite, innere Kammer 220 ebenfalls eine Sauerstoffpumpelektrode 222 einschließen, sodass O₂, das in einem Abgas vorhanden ist, das durch den NO_x-Sensor 200 zu testen ist, entfernt werden kann. Die äußere Elektrode 230 und/oder eine separate äußere Elektrode können so positioniert sein, dass eine Spannungsdifferenz zwischen der Sauerstoffpumpelektrode 222 und der äußeren Elektrode 230 durch das sauerstoffdurchlässige Material der Basis 202 hindurch ausgebildet wird, wenn eine Spannung (V₁) an die Sauerstoffpumpelektrode 222 und die äußere Elektrode 230 angelegt wird. Der Pumpstrom (Ip₁) für die Schaltung, welche die Sauerstoffpumpelektrode 222 und die äußere Elektrode 230 einschließt, ist proportional zu einer linearen Menge an O₂, die aus der zweiten, inneren Kammer 220 gepumpt wird. Das heißt, die Menge an aus der zweiten, inneren Kammer 220 gepumptem O₂ kann auf der Grundlage der Spannung (V₁) geregelt werden, die angelegt wird, um den Pumpstrom (Ip₁) zu ändern. In manchen Implementierungen kann die Spannung (V₁) so geregelt werden, dass das in der Abgasprobe vorhandene O₂ herausgepumpt wird, um die Menge an O₂ in der Abgasprobe weiter zu verringern.
Die zweite, innere Kammer 220 schließt zudem eine NO_x-Zersetzungselektrode 224 für den NO_x-Sensor 200 ein. Bei der NO_x-Zersetzungselektrode 224 kann es sich um ein Metalloxid eines Keramiktyps, beispielsweise ein Yttrium-stabilisiertes Zirconium (YSZ), oder irgendeine andere geeignete Zersetzungselektrode 224 handeln. Die NO_x-Zersetzungselektrode 224 zersetzt das in der Abgasprobe vorhandene NO_x in Stickstoff und Sauerstoff, sodass Ionen durch das sauerstoffdurchlässige Material der Basis 202 zu einer Referenzelektrode 240 gegenüber der NO_x-Zersetzunsgelektrode strömen können, wenn eine Spannung (V₂) an die NO_x-Zersetzungselektrode 224 und die Referenzelektrode 240 angelegt wird. Der Pumpstrom (Ip₂) für die Schaltung, welche die NO_x-Zersetzungselektrode 224 und die Referenzelektrode 240 einschließt, ist proportional zu den aus der zweiten, inneren Kammer 220 über die NO_x-Zersetzungselektrode 224 und die Referenzelektrode 240 herausgepumpten Sauerstoffionen. Wenn somit bei Zersetzen durch die NO_x-Zersetzungselektrode 224 nur minimale Mengen von O₂ in der Abgasprobe verbleiben, ist der resultierende Pumpstrom (Ip₂) im Wesentlichen proportional zum in der Abgasprobe vorhandenen NO_x. Der Pumpstrom (Ip₂) kann als stellvertretend für das in der Abgasprobe vorhandene NO_x gemessen werden. Der gemessene Pumpstrom (Ip₂) kann unter Verwendung eines A/D-Wandlers aus einem analog gemessenen Strom in einen diskretisierten digitalen Wert umgewandelt werden, um einen numerischen Wert für einen Parameter erzeugen, der das in der Abgasprobe vorhandene NO_x anzeigt.
Wie vorstehend festgehalten, ist die NO_x-Zersetzungselektrode 224 querempfindlich für O₂. Somit wird in der Abgasprobe vorhandenes O₂ auch in Sauerstoffionen aufgespaltet und beeinflusst den Pumpstrom (Ip₂). Während des Betriebs des NO_x-Sensors 200 werden die Sauerstoffpumpelektroden 212, 222 verwendet, um die Menge an in der Abgasprobe vorhandenem O₂ zu verringern, sodass der resultierende Pumpstrom (Ip₂) im Wesentlichen das in der Abgasprobe vorhandene NO_x anzeigt. Eine solche Querempfindlichkeit der NO_x-Zersetzungselektrode 224 für O₂ kann verwendet werden, um zu ermitteln, ob der NO_x-Sensor 200 noch ordnungsgemäß arbeitet oder ob sich der NO_x-Sensor 200 in dem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. Das heißt, durch Verwenden einer in der zweiten, inneren Kammer 220 vorhandenen erhöhten Sauerstoffkonzentration, entweder wenn der NO_x-Sensor 200 anfänglich Betriebstemperatur erreicht oder zeitweise während des Betriebs, kann für den NO_x-Sensor 200 ein solcher Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ diagnostiziert werden.
IV. Implementierungen von Prozessen zum Erkennen eines Ausfalls „im Bereich steckengeblieben“ von NO_x-Sensoren
3 zeigt ein Blockdiagramm, das eine Implementierung eines beispielhaften Prozesses 300 zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors, beispielsweise des NO_x-Sensors 200 von 2, darstellt, wenn der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht. Der Prozess 300 kann durch die Steuereinheit 120 von 1, ein Modul der Steuereinheit 120 von 1 (beispielsweise ein NO_x-Sensor-Diagnosemodul) oder eine andere Steuereinheit oder ein anderes Modul durchgeführt werden.
Bevor sich der NO_x-Sensor auf seine Betriebstemperatur aufwärmt, erfolgt kein Entfernen von O₂ aus der ersten, äußeren Kammer. Somit kann eine wesentliche Menge an O₂ in der zweiten, inneren Kammer des NO_x-Sensors vorhanden sein, beispielsweise mehr als 1000 ppm an O₂ in der zweiten, inneren Kammer. Wenn der NO_x-Sensor seine Betriebstemperatur erreicht, kann ein Auslesen des in der zweiten, inneren Kammer vorhandenen NO_x und/oder O₂ durchgeführt werden (z. B. auf der Grundlage des Pumpstroms (Ip₂), der proportional zu den durch die NO_x-Zersetzungselektrode 224 bei einer angelegten Spannung aufgespaltenen Sauerstoffionen ist). Da wenig oder gar kein Entfernen von O₂ innerhalb des NO_x-Sensors erfolgt ist, sollte die Ablesung des in der zweiten, inneren Kammer vorhandenen NO_x und/oder O₂ hoch sein, beispielsweise ungefähr 2000 ppm. Wenn die Auslesung niedrig ist, beispielsweise unter 100 ppm, kann dies anzeigen, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. Wenn die Auslesung höher als eine solche niedrige Auslesung ist, kann dies anzeigen, dass sich der NO_x-Sensor nicht im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. In manchen Fällen kann ein Schwellenwert, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von ungefähr 100 ppm, 500 ppm, 1000 ppm usw. anzeigt, mit der Auslesung des in der zweiten, inneren Kammer vorhandenen NO_x und/oder O₂ verglichen werden. Dementsprechend können Implementierungen des Prozesses 300 zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors, wenn der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht, verwendet werden, um zu erkennen, ob sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet.
Der Prozess 300 schließt ein Aktivieren einer NO_x-Sensor-Diagnose als Reaktion darauf ein, dass ein NO_x-Sensor anfänglich Betriebstemperatur erreicht (Block 310). In manchen Implementierungen, beispielsweise einem Motor mit einem Nachbehandlungssystem, das einen Systemauslass-NO_x-Sensor nutzt, müssen die Abgastemperatur und die NO_x-Sensor-Temperatur, wenn der Motor anfänglich gestartet wird, über einen oder mehrere Temperaturschwellenwerte angestiegen sein, bevor der NO_x-Sensor arbeitet und das Nachbehandlungssystem NO_x reduziert. Zum Beispiel kann der Sensor mit dem Aufwärmen beginnen, nachdem die Abgassystemtemperatur über einen Taupunkt angestiegen ist, beispielsweise durch ein Heizelement des NO_x-Sensors und/oder einen Teil des umgeleiteten erwärmten Abgases. Der NO_x-Sensor kann auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur aufgewärmt werden, bevor der NO_x-Sensor in der Lage ist, O₂ aus der ersten, äußeren Kammer und/oder der zweiten, inneren Kammer zu pumpen, um NO_x zu messen. Somit kann eine NO_x-Sensor-Diagnose aktiviert werden, nachdem der NO_x-Sensor anfänglich Betriebstemperatur erreicht, aber bevor das O₂-Pumpen beginnt, um die Menge an in den Kammern des NO_x-Sensors vorhandenem O₂ zu verringern. Da O₂ in der zweiten, inneren Kammer des NO_x-Sensors verbleibt, wenn an die NO_x-Zersetzungselektrode und die Referenzelektrode des NO_x-Sensors eine Spannung angelegt ist, zersetzt die NO_x-Zersetzungselektrode in der zweiten Kammer vorhandenes O₂ und NO_x.
Der resultierende Pumpstrom (Ip₂) kann gemessen und (z. B. über einen A/D-Wandler) in einen diskretisierten numerischen Wert umgewandelt werden, der proportional zu den durch die NO_x-Zersetzungselektrode zersetzten Sauerstoffionen ist. Somit wird in der Abgasprobe vorhandenes O₂ auch in Sauerstoffionen aufgespaltet und beeinflusst den gemessenen Pumpstrom (Ip₂). Der diskretisierte numerische Wert des gemessenen Stroms (Ip₂) kann einem Parameter zugeordnet werden, beispielsweise einem Parameter für den getesteten Sauerstoff/NO_x (sampled oxygen/NO_x (SONOX)). In manchen Implementierungen können der Parameter und der zugeordnete diskretisierte numerische Wert für den gemessenen Strom (Ip₂) in einer Datenspeichervorrichtung, beispielsweise einem Speicher, gespeichert werden. Der Speicher kann einen Speicherchip, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), Flash-Speicher oder irgendeinen anderen geeigneten Speicher einschließen, auf den Daten geschrieben und von dem Daten gelesen werden können. In manchen Implementierungen kann der Datenspeicher Teil einer Steuereinheit, beispielsweise der Steuereinheit 120 von 1, sein.
Der Prozess 300 schließt ein Interpretieren eines oder mehrerer Werte eines Parameters ein, der einen durch die Zersetzung von O₂ und/oder NO_x durch eine NO_x-Zersetzungselektrode induzierten Strom anzeigt (Block 320). Wie vorstehend festgestellt, spaltet die NO_x-Zersetzungselektrode O₂ und NO_x in der zweiten, inneren Kammer, und der resultierende Pumpstrom (Ip₂) kann gemessen und (z. B. über einen A/D-Wandler) in einen diskretisierten numerischen Wert umgewandelt werden, der proportional zu den durch die NO_x-Zersetzungselektrode zersetzten Sauerstoffionen ist. Der diskretisierte numerische Wert des gemessenen Stroms (Ip₂) kann einem Parameter zugeordnet werden, beispielsweise einem Parameter für den getesteten Sauerstoff/NO_x (sampled oxygen/NO_x (SONOX)). In manchen Implementierungen kann die Interpretation des einen oder der mehreren Werte des Parameters, der den durch die Zersetzung von O₂ und/oder NO_x durch eine NO_x-Zersetzungselektrode induzierten Strom anzeigt, direkt interpretiert werden, ohne sie in einer Datenspeichervorrichtung zu speichern, oder in anderen Implementierungen können die Werte des Parameters aus der Datenspeichervorrichtung abgerufen werden, um interpretiert zu werden. Somit bezieht die Interpretation des einen oder der mehreren Werte des Parameters ein Interpretieren eines Werts für den Parameter ein, der entweder direkt oder indirekt aus dem Auslesen eines Wertes für den Strom von dem NO_x-Sensor stammt. In manchen Implementierungen können mehrere Werte für den Parameter interpretiert werden, beispielsweise eine Reihe von Werten über ein vorbestimmtes Diagnosemessfenster hinweg, beispielsweise 1 Sekunde, 2 Sekunden, 3 Sekunden, 4 Sekunden, 5 Sekunden, 10 Sekunden usw.
Der Prozess 300 schließt zudem ein Berechnen einer Schwankung des einen oder der mehreren Werte des Parameters ein (Block 330). Die Berechnung der Schwankung kann das Berechnen einer Differenz zwischen einem ersten interpretierten Wert des Parameters und einem zweiten interpretierten Wert des Parameters (z. B. einem minimalen gemessenen Wert und einem maximalen gemessenen Wert während des Diagnosemessfensters), zwischen einem interpretierten Wert des Parameters und einem vorbestimmten Wert (z. B. einem gespeicherten Diagnosebasiswert) und/oder zwischen einem interpretierten Wert des Parameters und einem zuvor interpretierten Wert des Parameters (z. B. aus einem vorherigen Diagnosetest) einschließen. Bei der berechneten Schwankung kann es sich um eine Änderung des Parameters proportional zu dem durch den NO_x-Sensor erfassten O₂ und/oder NO_x handeln (z. B. ΔErfasstesNO_x).
Der Prozess 300 umfasst ferner die Ermittlung, ob die berechnete Schwankung einen Schwellenwert überschreitet (Block 340). Bei dem Schwellenwert kann es sich um einen vorbestimmten Wert handeln, der in einer Datenspeichervorrichtung, beispielsweise einem Speicher, gespeichert ist, auf die zuzugreifen ist, wenn ermittelt wird, ob die berechnete Schwankung den Schwellenwert überschreitet. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich um einen empirisch ermittelten Wert handeln, sodass sich im Falle, dass die berechnete Schwankung den vorbestimmten Wert nicht überschreitet, der NO_x-Sensor wahrscheinlich in dem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich um einen Wert handeln, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von ungefähr 100 ppm, 500 ppm, 1000 ppm usw. anzeigt. In manchen Implementierungen kann es sich bei dem vorbestimmten Wert um einen Wert handeln, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 100 ppm, weniger als 500 ppm, weniger als 1000 ppm usw. anzeigt. Die Ermittlung, ob die berechnete Schwankung den Schwellenwert überschreitet, kann das Subtrahieren der berechneten Schwankung von dem Schwellenwert und das Ermitteln einschließen, ob der resultierende Wert über, unter oder gleich Null ist.
Der Prozess 300 schließt zudem die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors als Reaktion auf die Ermittlung ein, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet (Block 350). In manchen Implementierungen kann die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors das Einstellen eines Wertes für einen Parameter auf einen Wert, der anzeigt, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet (z. B. Einstellen von NOxSensorausfall=1, falls sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet), veranlassen, dass eine Warnlampe leuchtet (z. B. eine Fehlfunktionsanzeigelampe (MIL)) und/oder ein anderes Einstellen irgendwelcher anderer Anzeigen einschließen, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. In manchen Implementierungen können als Reaktion auf die Ermittlung, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet, und/oder auf den angezeigten Ausfall des NO_x-Sensors hin andere Prozesse ausgelöst und/oder angehalten werden. In manchen Implementierungen kann die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors als Reaktion darauf erfolgen, dass eine vorbestimmte Anzahl berechneter Schwankungen den Schwellenwert nicht überschreitet, beispielsweise die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors, wenn 10 berechnete Schwankungen aus einer Probe von 20 berechneten Schwankungen den Schwellenwert nicht überschreiten, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer falschen Positivangabe eines ausgefallenen NO_x-Sensors verringert wird.
4 zeigt ein Blockdiagramm einer Implementierung eines weiteren beispielhaften Prozesses 400 zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors, beispielsweise des NO_x-Sensors 200 von 2, während des Betriebs. Der Prozess 400 kann durch die Steuereinheit 120 von 1, ein Modul der Steuereinheit 120 von 1 (beispielsweise ein NO_x-Sensor-Diagnosemodul) oder eine andere Steuereinheit oder ein anderes Modul durchgeführt werden.
Der Prozess 400 kann ein Aktivieren einer NO_x-Sensor-Diagnose während des Betriebs einschließen (Block 410). In manchen Implementierungen kann das Aktivieren der NO_x-Sensor-Diagnose während des Betriebs als Reaktion darauf erfolgen, dass ein Zeitgeber einen Schwellenwert erreicht, beispielsweise Aktivieren der NO_x-Sensor-Diagnose in vorbestimmten Zeitintervallen. In anderen Implementierungen kann das Aktivieren der NO_x-Sensor-Diagnose als Reaktion auf ein anderes Ereignis erfolgen, das die Aktivierung der NO_x-Sensor-Diagnose auslöst.
Der Prozess 400 schließt das Erhöhen einer Menge an O₂ ein, der eine NO_x-Zersetzungselektrode ausgesetzt ist (Block 420). Das Erhöhen der Menge an O₂ kann bewirkt werden, indem die Menge an O₂ verringert oder gestoppt wird, die aus der erstem, äußeren Kammer und/oder der zweiten, inneren Kammer des NO_x-Sensors herausgepumpt wird. Die Verringerung der herausgepumpten Menge an O₂ kann über ein Verringern oder Trennen der Spannung erfolgen, die an die entsprechenden Sauerstoffpumpelektroden, beispielsweise die Sauerstoffpumpelektrode 212 oder die Sauerstoffpumpelektrode 222 von 2, angelegt ist. Somit kann die Erhöhung von in der zweiten, inneren Kammer des NO_x-Sensors verbleibendem O₂ bei Verringern oder Anhalten der über die Sauerstoffpumpelektroden herausgepumpten Menge an O₂ dazu führen, dass die NO_x-Zersetzungselektrode und die Referenzelektrode des NO_x-Sensors sowohl das O₂ als auch das NO_x in der zweiten, inneren Kammer zersetzen. Der resultierende Pumpstrom (Ip₂) kann gemessen und (z. B. über einen A/D-Wandler) in einen diskretisierten numerischen Wert umgewandelt werden, der proportional zu den durch die NO_x-Zersetzungselektrode aufgespaltenen Sauerstoffionen ist. Das erhöhte in der Abgasprobe vorhandene O₂ wird auch in Sauerstoffionen aufgespaltet und beeinflusst den gemessenen Pumpstrom (Ip₂). Der diskretisierte numerische Wert des gemessenen Stroms (Ip₂) kann einem Parameter zugeordnet werden, beispielsweise einem Parameter für den getesteten Sauerstoff/NO_x (sampled oxygen/NO_x (SONOX)). In manchen Implementierungen können der Parameter und der zugeordnete diskretisierte numerische Wert für den gemessenen Strom (Ip₂) in einer Datenspeichervorrichtung, beispielsweise einem Speicher, gespeichert werden. Der Speicher kann einen Speicherchip, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), Flash-Speicher oder irgendeinen anderen geeigneten Speicher einschließen, auf den Daten geschrieben und von dem Daten gelesen werden können. In manchen Implementierungen kann der Datenspeicher Teil einer Steuereinheit, beispielsweise der Steuereinheit 120 von 1, sein.
Der Prozess 400 schließt ein Interpretieren eines oder mehrerer Werte eines Parameters ein, der einen durch die Zersetzung von O₂ und/oder NO_x durch eine NO_x-Zersetzungselektrode induzierten Strom anzeigt (Block 430). Wie vorstehend festgestellt, zersetzt die NO_x-Zersetzungselektrode O₂ und NO_x in der zweiten, inneren Kammer, und der resultierende Pumpstrom (Ip₂) kann gemessen und (z. B. über einen A/D-Wandler) in einen diskretisierten numerischen Wert umgewandelt werden, der proportional zu den durch die NO_x-Zersetzungselektrode zersetzten Sauerstoffionen ist. Der diskretisierte numerische Wert des gemessenen Stroms (Ip₂) kann einem Parameter zugeordnet werden, beispielsweise einem Parameter für den getesteten Sauerstoff/NO_x (sampled oxygen/NO_x (SONOX)). In manchen Implementierungen kann die Interpretation des einen oder der mehreren Werte des Parameters, der den durch die Zersetzung von O2 und/oder NOx durch eine NOx-Zersetzungselektrode induzierten Strom anzeigt, direkt interpretiert werden, ohne sie in einer Datenspeichervorrichtung zu speichern, oder in anderen Implementierungen können die Werte des Parameters aus der Datenspeichervorrichtung abgerufen werden, um interpretiert zu werden. Somit bezieht die Interpretation des einen oder der mehreren Werte des Parameters ein Interpretieren eines Werts für den Parameter ein, der entweder direkt oder indirekt aus dem Auslesen eines Wertes für den Strom von dem NO_x-Sensor stammt. In manchen Implementierungen können mehrere Werte für den Parameter interpretiert werden, beispielsweise eine Reihe von Werten über ein vorbestimmtes Diagnosemessfenster hinweg, beispielsweise 1 Sekunde, 2 Sekunden, 3 Sekunden, 4 Sekunden, 5 Sekunden, 10 Sekunden usw.
Der Prozess 400 schließt zudem ein Berechnen einer Schwankung des einen oder der mehreren Werte des Parameter ein (Block 440). Die Berechnung der Schwankung kann das Berechnen einer Differenz zwischen einem ersten interpretierten Wert des Parameters und einem zweiten interpretierten Wert des Parameters (z. B. einem minimalen gemessenen Wert und einem maximalen gemessenen Wert während des Diagnosemessfensters), zwischen einem interpretierten Wert des Parameters und einem vorbestimmten Wert (z. B. einem gespeicherten Diagnosebasiswert) und/oder zwischen einem interpretierten Wert des Parameters und einem zuvor interpretierten Wert des Parameters (z. B. aus einem vorherigen Diagnosetest) einschließen. Bei der berechneten Schwankung kann es sich um eine Änderung des Parameters proportional zu dem durch den NO_x-Sensor erfassten O₂ und/oder NO_x handeln (z. B. ΔErfasstesNO_x).
Der Prozess 400 schließt ferner die Ermittlung ein, ob die berechnete Schwankung einen Schwellenwert überschreitet (Block 450). Bei dem Schwellenwert kann es sich um einen vorbestimmten Wert handeln, der in einer Datenspeichervorrichtung, beispielsweise einem Speicher, gespeichert ist, auf die zuzugreifen ist, wenn ermittelt wird, ob die berechnete Schwankung den Schwellenwert überschreitet. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich um einen empirisch ermittelten Wert handeln, sodass sich im Falle, dass die berechnete Schwankung den vorbestimmten Wert nicht überschreitet, der NO_x-Sensor wahrscheinlich in dem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich um einen Wert handeln, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von ungefähr 100 ppm, 500 ppm, 1000 ppm usw. anzeigt. In manchen Implementierungen kann es sich bei dem vorbestimmten Wert um einen Wert handeln, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 100 ppm, weniger als 500 ppm, weniger als 1000 ppm usw. anzeigt. Die Ermittlung, ob die berechnete Schwankung den Schwellenwert überschreitet, kann das Subtrahieren der berechneten Schwankung von dem Schwellenwert und das Ermitteln einschließen, ob der resultierende Wert über, unter oder gleich Null ist.
Der Prozess 400 schließt zudem die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors als Reaktion auf die Ermittlung ein, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet (Block 460). In manchen Implementierungen kann die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors das Einstellen eines Wertes für einen Parameter auf einen Wert, der anzeigt, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet (z. B. Einstellen von NOxSensorausfall=1, falls sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet), veranlassen, dass eine Warnlampe leuchtet (z. B. eine Fehlfunktionsanzeigelampe (MIL)) und/oder ein anderes Einstellen irgendwelcher anderer Anzeigen einschließen, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. In manchen Implementierungen können als Reaktion auf die Ermittlung, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet, und/oder auf den angezeigten Ausfall des NO_x-Sensors hin andere Prozesse ausgelöst und/oder angehalten werden. In manchen Implementierungen kann die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors als Reaktion darauf erfolgen, dass eine vorbestimmte Anzahl berechneter Schwankungen den Schwellenwert nicht überschreitet, beispielsweise die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors, wenn 10 berechnete Schwankungen aus einer Probe von 20 berechneten Schwankungen den Schwellenwert nicht überschreiten, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer falschen Positivangabe eines ausgefallenen NO_x-Sensors verringert wird.
5 zeigt ein Prozessdiagramm einer Implementierung eines beispielhaften Prozesses 500 zum Erkennen eines Ausfalls eines NO_x-Sensors, beispielsweise des NO_x-Sensors 200 von 2, unter Verwendung eines Zählers zum Ermitteln einer durchschnittlichen Änderung eines Parameters, der das durch den NO_x-Sensor erkannte O₂ und/oder NO_x über mehrere ermittelte Werte hinweg anzeigt. Der Prozess 500 kann durch die Steuereinheit 120 von 1, ein Modul der Steuereinheit 120 von 1 (beispielsweise ein NO_x-Sensor-Diagnosemodul) oder eine andere Steuereinheit oder ein anderes Modul durchgeführt werden.
Der Prozess 500 beginnt (Block 510) und umfasst das Aktivieren einer NO_x-Sensor-Diagnose (Block 520). Die Aktivierung der NO_x-Sensor-Diagnose kann als Reaktion darauf, dass ein NO_x-Sensor anfänglich Betriebstemperatur erreicht (wie z. B. unter Bezugnahme auf 3 beschrieben), oder während des Betriebs erfolgen (wie z. B. unter Bezugnahme auf 4 beschrieben).
Der Prozess 500 schließt das Berechnen einer Schwankung eines Parameters ein, der einen durch die Zersetzung von O₂ und/oder NO_x durch eine NO_x-Zersetzungselektrode induzierten Strom anzeigt (Block 530). Wie vorstehend festgestellt, zersetzt die NO_x-Zersetzungselektrode O₂ und NO_x in der zweiten, inneren Kammer, und der resultierende induzierte Pumpstrom (Ip₂) kann gemessen und (z. B. über einen A/D-Wandler) in einen diskretisierten numerischen Wert umgewandelt werden, der proportional zu den durch die NO_x-Zersetzungselektrode zersetzten Sauerstoffionen ist. Der diskretisierte numerische Wert des gemessenen Stroms (Ip₂) kann einem Parameter zugeordnet werden, beispielsweise einem Parameter für den getesteten Sauerstoff/NO_x (SONOX). In manchen Implementierungen können mehrere Werte für den Parameter verwendet werden, beispielsweise eine Reihe von Werten über ein vorbestimmtes Diagnosemessfenster hinweg, beispielsweise 1 Sekunde, 2 Sekunden, 3 Sekunden, 4 Sekunden, 5 Sekunden, 10 Sekunden usw.
Die Berechnung der Schwankung kann das Berechnen einer Differenz zwischen einem ersten Wert des Parameters und einem zweiten Wert des Parameters (z. B. einem minimalen gemessenen Wert und einem maximalen gemessenen Wert während des Diagnosemessfensters), zwischen einem Wert des Parameters und einem vorbestimmten Wert (z. B. einem gespeicherten Diagnosebasiswert) und/oder zwischen einem Wert des Parameters und einem vorherigen Wert des Parameters (z. B. aus einem vorherigen Diagnosetest) einschließen. Bei der berechneten Schwankung kann es sich um eine Änderung des Parameters proportional zu dem durch den NO_x-Sensor erfassten O₂ und/oder NO_x handeln (z. B. ΔErfasstesNO_x). Die berechnete Schwankung des Parameters kann in einer Datenstruktur einer Datenspeichervorrichtung, beispielsweise einem Speicher, gespeichert werden. Der Speicher kann einen Speicherchip, elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EEPROM), löschbaren programmierbaren Nur-Lese-Speicher (EPROM), Flash-Speicher oder irgendeinen anderen geeigneten Speicher einschließen, auf den Daten geschrieben und von dem Daten gelesen werden können. In manchen Implementierungen kann der Datenspeicher Teil einer Steuereinheit, beispielsweise der Steuereinheit 120 von 1, sein.
Der Prozess 500 schließt ferner das Inkrementieren eines Diagnosezählers (Block 540) und die Ermittlung ein, ob der Diagnosezähler größer als ein (oder in manchen Implementierungen gleich einem) Ereignisschwellenwert ist (Block 550). Bei dem Ereignisschwellenwert kann es sich um eine vorbestimmte oder vorausgewählte Anzahl von Proben berechneter Schwankungen handeln, die zu verwenden sind, um zu ermitteln, ob der NO_x-Sensor ausgefallen ist. Der Ereignisschwellenwert kann ausgewählt oder bestimmt werden, um die Wahrscheinlichkeit falscher Positivmeldungen zu verringern, die den Ausfall des NO_x-Sensors angeben. Wenn der Diagnosezähler nicht größer als der Ereignisschwellenwert ist (Block 550), kehrt der Prozess 500 zurück zum Aktivieren einer NO_x-Sensor-Diagnose (Block 520), was als Reaktion darauf, dass ein NO_x-Sensor anfänglich eine Betriebstemperatur erreicht (wie z. B. unter Bezugnahme auf 3 beschrieben), oder während des Betriebs erfolgen kann (wie z. B. unter Bezugnahme auf 4 beschrieben). Wenn der Diagnosezähler größer ist als der Ereignisschwellenwert (Block 550), wird der Prozess 500 fortgesetzt.
Der Prozess 500 schließt ein Berechnen eines Durchschnitts der berechneten Schwankungen ein (Block 560). Die Berechnung des Durchschnitts der berechneten Schwankungen kann das Zugreifen auf gespeicherte Schwankungen des Parameters aus einer Datenspeichervorrichtung und ein Dividieren durch die Anzahl berechneter Schwankungen einschließen. Der Prozess 500 umfasst ferner die Ermittlung, ob der Durchschnitt der berechneten Schwankungen kleiner als ein (oder in manchen Implementierungen und/oder gleich einem) Schwellenwert ist (Block 570). Bei dem Schwellenwert kann es sich um einen vorbestimmten Wert handeln, der in einer Datenspeichervorrichtung, beispielsweise einem Speicher, gespeichert ist, auf die zuzugreifen ist, wenn ermittelt wird, ob der Durchschnitt der berechneten Schwankungen kleiner als der (oder in manchen Implementierungen und/oder gleich dem) Schwellenwert ist. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich um einen empirisch ermittelten Wert handeln, sodass sich im Falle, dass die berechnete Schwankung kleiner ist als der vorbestimmte Wert, der NO_x-Sensor wahrscheinlich in dem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. Bei dem vorbestimmten Wert kann es sich um einen Wert handeln, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von ungefähr 100 ppm, 500 ppm, 1000 ppm usw. anzeigt. In manchen Implementierungen kann es sich bei dem vorbestimmten Wert um einen Wert handeln, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 100 ppm, weniger als 500 ppm, weniger als 1000 ppm usw. anzeigt. Wenn der Durchschnitt der berechneten Schwankungen nicht kleiner als der (oder in manchen Implementierungen und/oder gleich dem) Schwellenwert ist (Block 570), kehrt der Prozess 500 zurück zum Aktivieren einer NO_x-Sensor-Diagnose (Block 520), was als Reaktion darauf, dass ein NO_x-Sensor anfänglich eine Betriebstemperatur erreicht (wie z. B. unter Bezugnahme auf 3 beschrieben), oder während des Betriebs erfolgen kann (wie z. B. unter Bezugnahme auf 4 beschrieben). Wenn der Durchschnitt der berechneten Schwankungen kleiner als ein (oder in manchen Implementierungen und/oder gleich einem) Schwellenwert ist (Block 570), wird der Prozess 500 fortgesetzt.
Der Prozess 500 schließt ferner die Angabe eines Ausfalls eines NO_x-Sensors ein (Block 580), wenn der Durchschnitt der berechneten Schwankungen kleiner als der (oder in manchen Implementierungen und/oder gleich dem) Schwellenwert ist (Block 570). In manchen Implementierungen kann die Angabe eines Ausfalls des NO_x-Sensors das Einstellen eines Wertes für einen Parameter auf einen Wert, der anzeigt, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet (z. B. Einstellen von NOxSensorausfall=1, falls sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet), veranlassen, dass eine Warnlampe leuchtet (z. B. eine Fehlfunktionsanzeigelampe (MIL)) und/oder ein anderes Einstellen irgendwelcher anderer Anzeigen einschließen, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet. In manchen Implementierungen können als Reaktion auf die Ermittlung, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet, und/oder auf den angezeigten Ausfall des NO_x-Sensors hin andere Prozesse ausgelöst und/oder angehalten werden.
6 zeigt eine graphische Darstellung 600 mehrerer Werte über einen Zeitraum für einen Parameter, der einen NO_x-Konzentrationspegel von einem NO_x-Sensor 610 angibt, einen Parameter, der angibt, ob ein Taupunkt erreicht wurde 620, einen Parameter, der angibt, ob ein NO_x-Ausstoßwert stabil ist 630, und einen Parameter, der einen O₂-Konzentrationspegel im Abgas anzeigt 640. Die Werte für den Parameter, der einen NO_x-Konzentrationspegel von einem NO_x-Sensor anzeigt 610, zeigen eine Spitze 612, wenn der NO_x-Sensor Betriebstemperatur erreicht und die O₂-Konzentration in der zweiten, inneren Kammer unter Verwendung des Prozesses 300 von 3 gemessen wird. Das Vorhandensein der Spitze 612 zeigt an, dass sich der NO_x-Sensor nicht in einem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, da der NO_x-Sensor die große Menge an O₂ gemessen hat, die in der zweiten inneren Kammer des NO_x-Sensors vorhanden ist.
Wenn die Spitze 612 nicht vorhanden wäre und/oder einen Wert oder Werte angeben würde, die unter dem Schwellenwert liegen, könnte der NO_x-Sensor als im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindlich angegeben werden.
7 zeigt eine weitere graphische Darstellung 700 mehrerer Werte für einen Parameter, der einen NO_x-Konzentrationspegel von einem NO_x-Sensor 710 anzeigt, einen Parameter, der anzeigt, ob ein Taupunkt erreicht wurde 720, einen Parameter, der anzeigt, ob ein NO_x-Ausstoßwert stabil ist 730, einen Parameter der einen O₂-Konzentrationspegel im Abgas anzeigt 740, und Parameter, die einen Diagnoseauslösezähler und einen Diagnoseabschlusszähler anzeigen 750.
Die Werte für den Parameter, der einen NO_x-Konzentrationspegel von einem NO_x-Sensor anzeigt 710, zeigen mehrere Spitzen 712 während des Betriebs, wie sie beispielsweise beim Implementieren von Prozess 400 von 4 gemessen werden könnten. Das Vorhandensein der Spitzen 712 zeigt an, dass sich der NO_x-Sensor nicht in einem Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, da der NO_x-Sensor während des Diagnoseprozesses die erhöhte Menge an O₂ gemessen hat, die in der zweiten inneren Kammer des NO_x-Sensors vorhanden ist. Wenn die Spitzen 712 nicht vorhanden wären und/oder einen Wert oder Werte angeben würden, die unter dem Schwellenwert liegen, könnte der NO_x-Sensor als im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindlich angegeben werden.
Der Begriff „Steuereinheit“ schließt alle Arten von Einrichtungen, Vorrichtungen und Maschinen zum Verarbeiten von Daten ein, in beispielhafter Weise einen programmierbaren Prozessor, einen Computer, ein System auf einem Chip (system on a chip) oder mehrere davon, einen Abschnitt eines programmierten Prozessors oder Kombinationen des Vorhergehenden einschließend. Die Einrichtung kann einen zweckgebundene Logikschaltkreis, z. B. einen FPGA oder eine ASIC einschließen. Die Einrichtung kann zudem zusätzlich zur Hardware einen Code umfassen, der eine Ausführumgebung für das fragliche Computerprogramm erzeugt, z. B. Code, der Prozessorfirmware, einen Protokollstapel, ein Datenbankverwaltungssystem, ein Betriebssystem, eine plattformübergreifende Laufzeitumgebung, eine virtuelle Maschine oder eine Kombination aus einem oder mehreren davon darstellt. Die Einrichtung und die Ausführumgebung können verschiedene unterschiedliche Rechenmodellinfrastrukturen verwirklichen, beispielsweise verteiltes Rechnen und Gitterrecheninfrastrukturen.
Ein Computerprogramm (auch als Programm, Skript oder Code bekannt) kann in jeder Form von Programmiersprache geschrieben sein, einschließlich kompilierter oder interpretierter Sprachen, deklarativer oder prozeduraler Sprachen, und es kann in jeder Form eingesetzt werden, beispielsweise als eigenständiges Programm oder als Modul, Komponente, Subroutine, Objekt oder andere Einheit, die zur Verwendung in einer Rechenumgebung geeignet ist. Ein Computerprogramm kann einer Datei in einem Dateisystem entsprechen, muss dies aber nicht. Ein Programm kann in einem Abschnitt einer Datei, der weitere Programme oder Daten enthält (z. B. ein oder mehrere in einem Auszeichnungssprachendokument gespeicherte Skripte), in einer einzelnen dedizierten Datei für das fragliche Programm oder in mehreren koordinierten Dateien (z. B. Dateien, in denen ein oder mehrere Module, Unterprogramme oder Teile von Code gespeichert sind) gespeichert sein.
Obwohl dieses Dokument viele spezifische Implementierungsdetails enthält, sollten diese nicht als Einschränkungen des Umfangs dessen aufgefasst werden, was beansprucht sein kann, sondern vielmehr als Beschreibungen von Merkmalen, die spezifisch für bestimmte Implementierungen sind. Bestimmte, in diesem Dokument im Kontext separater Implementierungen beschriebene Merkmale können auch in Kombination in einer einzigen Implementierung implementiert werden. Im Gegensatz dazu können verschiedene im Kontext einer einzigen Implementierung beschriebene Merkmale auch in mehreren Implementierungen separat oder in irgendeiner geeigneten Unterkombination implementiert werden. Zudem können, obwohl vorstehend Merkmale so beschrieben sein können, dass sie in bestimmten Kombinationen fungieren und auch anfänglich als solche beansprucht sind, ein oder mehrere Merkmale aus einer beanspruchten Kombination in manchen Fällen aus der Kombination ausgesondert werden, und die beanspruchte Kombination kann auf eine Unterkombination oder Variation einer Unterkombination gerichtet sein.
Wie hierin verwendet, sollen die Begriffe „im Wesentlichen“ und ähnliche Begriffe eine breitgefächerte Bedeutung aufweisen, die in Übereinstimmung mit der herkömmlichen und akzeptierten Verwendung durch den Fachmann des Fachgebiets steht, dem diese Offenbarung angehört. Es sollte für den Fachmann, der diese Offenbarung durchsieht, offensichtlich sein, dass diese Begriffe eine Beschreibung bestimmter beschriebener und beanspruchter Merkmale zulassen sollen, ohne den Umfang dieser Merkmale auf die bereitgestellten genauen numerischen Bereiche einzuschränken, es sei denn, dies ist anderweitig festgehalten. Demgemäß sollen diese Begriffe so interpretiert werden, dass sie angeben, dass unwesentliche oder unbedeutende Modifikationen oder Abänderungen an dem beschriebenen und beanspruchten Gegenstand innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt, liegen sollen. Zusätzlich wird festgestellt, dass Einschränkungen der Ansprüche für den Fall, dass der Begriff „Einrichtung“ darin nicht verwendet wird, nicht als „Einrichtung plus Funktion“-Einschränkungen unter den Patentgesetzen der USA darstellend zu interpretieren sind.
Die Begriffe „gekoppelt“, „verbunden“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten das direkte oder indirekte Verbinden zweier Komponenten miteinander. Dieses Verbinden kann stationär (z. B. permanent) oder beweglich (z. B. entfernbar oder lösbar) geschehen. Dieses Verbinden kann dadurch erreicht werden, dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten miteinander integral als ein einziger einheitlicher Körper ausgebildet sind oder dass die zwei Komponenten oder die zwei Komponenten und beliebige weitere Zwischenkomponenten aneinander befestigt sind.
Die Begriffe „fluidtechnisch gekoppelt“ oder „in Fluidverbindung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, bedeuten, dass die zwei Komponenten oder Objekte einen zwischen den zwei Komponenten oder Objekten ausgebildeten Pfad aufweisen, in dem ein Fluid, beispielsweise Wasser, Luft, gasförmiges Reduktionsmittel, gasförmiges Ammoniak usw. entweder mit oder ohne dazwischengeschaltete Komponenten oder Objekte strömen kann. Beispiele für Fluidkopplungen oder Konfigurationen zum Ermöglichen einer Fluidverbindung können Rohre, Kanäle oder irgendwelche anderen geeigneten Komponenten zum Ermöglichen des Strömens eines Fluids von einer Komponente zur andern einschließen.
Es ist wichtig, zu beachten, dass Konstruktion und Anordnung des in den vielfältigen beispielhaften Implementierungen gezeigten Systems lediglich veranschaulichender und nicht einschränkender Art sind. Es wird gewünscht, dass sämtliche Änderungen und Modifikationen, die innerhalb des Geistes und/oder Umfangs der beschriebenen Implementierungen fallen, geschützt sind. Es versteht sich, dass manche Merkmale nicht notwendig sind und Implementierungen, denen die verschiedenen Merkmale fehlen, als innerhalb des Umfangs der Anmeldung liegend betrachtet werden, wobei der Umfang durch die folgenden Ansprüche definiert wird. Beim Lesen der Ansprüche ist beabsichtigt, dass bei der Verwendung von Worten wie „ein“, „eine“, „mindestens ein“ oder „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil“ sowie deren Deklinationen nicht die Absicht besteht, den Anspruch auf nur einen Gegenstand zu begrenzen, sofern in dem Anspruch nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist. Soweit die Begriffe „mindestens ein Abschnitt“/„mindestens ein Anteil“ und/oder „ein Abschnitt“/„ein Anteil“ verwendet werden, kann der Gegenstand einen Abschnitt/einen Anteil und/oder den gesamten Gegenstand einschließen, sofern nicht ausdrücklich etwas Gegenteiliges angegeben ist.

Claims

Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen NO_x-Sensor (200), der eine Sauerstoffpumpe aufweist; und eine Steuereinheit (120), die ausgebildet ist, um: zu einer Zeit, zu der die Sauerstoffpumpe des NO_x-Sensors nicht aktiviert wurde und bevor ein O₂-Pumpen beginnt, als Reaktion darauf, dass der NO_x-Sensor eine Betriebstemperatur erreicht, einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt; zu ermitteln, ob der eine oder die mehreren Werte des Parameters einen Schwellenwert überschreiten; und als Reaktion darauf, dass der eine oder die mehreren Werte des Parameters den Schwellenwert nicht überschreiten, einen Ausfall des NO_x-Sensors anzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Angeben des Ausfalls des NO_x-Sensors (200) das Einstellen eines Wertes für einen Parameter auf einen Wert aufweist, der angibt, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Angeben des Ausfalls des NO_x-Sensors das Aufleuchten einer Fehlfunktionsanzeigelampe aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der eine oder die mehreren Werte des Parameters, der die durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt, auf einem gemessenen Pumpstrom beruhen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Schwellenwert um einen Wert handelt, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von 100 ppm anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Schwellenwert um einen Wert handelt, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von 500 ppm anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei dem Schwellenwert um einen Wert handelt, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 1000 ppm anzeigt.
Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen NO_x-Sensor (200); und eine Steuereinheit (120), die ausgebildet ist, um: eine Menge an O₂ in einer Kammer (210, 220) des NO_x-Sensors zu erhöhen; einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt; eine Schwankung des einen oder der mehreren Werte des Parameters zu berechnen, der die durch den NO_x-Sensor (200) gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt; zu ermitteln, ob die berechnete Schwankung einen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion darauf, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet, einen Ausfall des NO_x-Sensors anzugeben.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Erhöhen der Menge an O₂ in der Kammer (210, 220) des NO_x-Sensors (200) ein Deaktivieren einer Sauerstoffpumpe des NO_x-Sensors aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei das Erhöhen der Menge an O₂ in der Kammer (210, 220) des NO_x-Sensors (200) ein Verringern einer über eine Sauerstoffpumpe des NO_x-Sensors entfernten Menge an O₂ aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei das Angeben des Ausfalls des NO_x-Sensors (200) das Einstellen eines Wertes für einen Parameter auf einen Wert aufweist, der angibt, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei das Angeben des Ausfalls des NO_x-Sensors (200) das Aufleuchten einer Fehlfunktionsanzeigelampe aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der eine oder die mehreren Werte des Parameters, der die durch den NO_x-Sensor (200) gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt, auf einem gemessenen Pumpstrom beruhen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei es sich bei dem Schwellenwert um einen Wert handelt, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 100 ppm anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei es sich bei dem Schwellenwert um einen Wert handelt, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 500 ppm anzeigt.
Vorrichtung, welche Folgendes aufweist: einen NO_x-Sensor (200); und eine Steuereinheit (120), die ausgebildet ist, um: zu einer Zeit, zu der (i) eine Sauerstoffpumpe des NO_x-Sensors nicht aktiviert wurde und bevor ein O₂-Pumpen beginnt oder (ii) eine Menge an O₂ in einer Kammer des NO_x-Sensors erhöht wurde, als Reaktion darauf, dass der NO_x-Sensor eine Betriebstemperatur erreicht, einen oder mehrere Werte eines Parameters zu interpretieren, der eine durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt; eine Schwankung des einen oder der mehreren Werte des Parameters zu berechnen, der die durch den NO_x-Sensor gemessene Menge an O₂ und/oder NO_x anzeigt; zu ermitteln, ob die berechnete Schwankung einen Schwellenwert überschreitet; und als Reaktion darauf, dass die berechnete Schwankung den Schwellenwert nicht überschreitet, einen Ausfall des NO_x-Sensors anzugeben; wobei es sich bei dem Schwellenwert um einen Wert handelt, der eine Menge an O₂ und/oder NO_x von weniger als 1000 ppm anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Steuereinheit (120) ferner ausgebildet ist, um: die berechnete Schwankung zu speichern; einen Durchschnitt einer Vielzahl von gespeicherten berechneten Schwankungen zu berechnen; wobei das Ermitteln, ob die berechnete Schwankung den Schwellenwert überschreitet, das Ermitteln aufweist, ob der Durchschnitt der Vielzahl von gespeicherten berechneten Schwankungen den Schwellenwert überschreitet; und wobei das Angeben des Ausfalls des NO_x-Sensors (200) als Reaktion darauf erfolgt, dass der Durchschnitt der Vielzahl der gespeicherten berechneten Schwankungen den Schwellenwert nicht überschreitet.
Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei das Angeben des Ausfalls des NO_x-Sensors (200) das Einstellen eines Wertes für einen Parameter auf einen Wert, der angibt, dass sich der NO_x-Sensor im Ausfallmodus „im Bereich steckengeblieben“ befindet, oder das Aufleuchten einer Fehlfunktionsanzeigelampe aufweist.