DE19733107C2 - Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde - Google Patents

Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der dy­ namischen Funktionsfähigkeit einer im Abgasstrom einer Brenn­ kraftmaschine nach dem Katalysator angeordneten Lambdasonde gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 7.
Die Schadstoffemission einer Brennkraftmaschine kann durch eine katalytische Nachbehandlung mittels eines sogenannten Dreiwege-Katalysators verringert werden. Eine effiziente Nachbehandlung setzt allerdings ein stöchiometrisches Gemisch voraus. Hierzu wird eine Gemischregelung mit einer im Ab­ gastrakt vor dem Katalysator angeordneten Lambdasonde (Regel­ sonde) verwendet, welche die Gemischzusammensetzung peri­ odisch in engen Grenzen um den Sollwert regelt. Dazu werden beispielsweise Lambdasonden eingesetzt, die bei fettem Kraft­ stoff-/Luftgemisch eine hohe Spannung und bei magerem Kraft­ stoff-/Luftgemisch eine niedrige Spannung abgeben; dazwischen liegt ein Spannungssprung, der für λ = 1 charakteristisch ist (Sprungsonde).
Der Katalysator kann im Laufe seines Betriebes defekt werden, beispielsweise durch das Auftreten von Fehlzündungen oder durch die irrtümliche Verwendung von bleihaltigem Kraftstoff. Bei defektem Katalysator werden die Abgase gar nicht mehr oder nur zu einem ungenügende Teil entgiftet. Zur Überprüfung der Konvertierungsfähigkeit des Katalysators ist es bekannt, zusätzlich zu der Lambdasonde vor dem Katalysator noch eine Sauerstoffsonde nach dem Katalysator (Monitorsonde) anzuord­ nen und die Ausgangssignale der beiden Sonden auszuwerten. Beispielsweise wird in der EP 0 626 506 A1 vorgeschlagen, das Verhältnis der Zeiten zu bilden, in denen die Sauerstoffsonde nach dem Katalysator und die Sauerstoffsonde vor dem Katalysator hat einen ausreichenden Wirkungsgrad, wenn der betrags­ mäßig kleinere Wert dieser Verhältniswerte kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist.
Die bekannten Verfahren zur Überprüfung des Katalysatorwir­ kungsgrades durch Auswerten der Ausgangssignale der beiden Sonden setzt voraus, daß auch die Sonden selbst in Ordnung sind und somit keine, aufgrund gealterter oder vergifteter Sonden erhaltenen falschen Werte die Katalysatordiagnose be­ einflussen können. Deshalb ist es notwendig, die Funktionsfä­ higkeit auch der Sonden zu überprüfen. Aus der EP 0 616 119 A1 ist es bekannt, bei einer vor dem Katalysator angeordneten Lambdasonde (Vorkatsonde) die Schaltzeiten zu messen, inner­ halb derer die Vorkatsonde im Rahmen ihrer Sprungfunktion vom hohen Spannungswert, der ein fettes Gemisch anzeigt (Fett­ spannung) auf einen niederen Spannungswert, der ein mageres Gemisch anzeigt (Magerspannung) umschaltet. Die Größe dieser Schaltzeiten ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit der Vor­ katsonde.
Ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der dynamischen Funk­ tionsfähigkeit von Vorkat-Lambdasonden ist in der EP 0 652 358 A2 beschrieben. Dort werden die Verweilzeiten gemessen, innerhalb derer das Lambdasondensignal ein fettes bzw. ein mageres Gemisch anzeigt. Die Vorkat-Lambdasonde wird dann als korrekt arbeitend eingestuft, wenn sowohl die Fett- als auch die Magerverweilzeiten kleiner als vorgegebene, den einzelnen Verweilzeiten zugeordnete Grenzwerte sind.
In der DE 41 39 561 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen des Alterungszustandes einer vor einem Kataly­ sator angeordneten Sauerstoffsonde bekannt, die eine Ist- Spannung für einen Lambdaregler für einen Verbrennungsmotor liefert. Die Vorrichtung weist eine Berechnungseinrichtung zum Berechnen des zeitlichen Mittelwerts der Ist-Spannung von einer Soll-Spannung auf und eine Beurteilungseinrichtung zum Beurteilen des Alterungszustandes der Sonde auf Grundlage des genannten zeitlichen Mittelwerts. Gemäß einem angegebenen Verfahrensablauf, der mit dieser Vorrichtung ausführbar ist, wird die Sonde als unzulässig stark gealtert beurteilt, wenn der genannte Mittelwert unter einen Schwellwert fällt. Vor­ zugsweise wird jedoch der Quotient zwischen dem genannten Mittelwert und einem Mittelwert gebildet, der die Größe des Betrages der Abweichung des Ausgangssignals des Lambdareglers von einem Sollwert beschreibt.
Diese bekannten Überprüfungsverfahren für Vorkatsonden im ge­ schlossenen Lambdaregelkreis lassen sich aber nicht ohne wei­ teres zur Diagnose von Monitorsonden anwenden, da aufgrund der Speicherfähigkeit des Katalysators der Verlauf der vor dem Katalysator vorhandenen Regelschwingung in Abhängigkeit seiner Konvertierungsfähigkeit mehr oder weniger stark geglättet ist. Es steht somit keine in dieser Weise auswertbare Regelschwingung, sondern ein mehr oder weniger konstantes Si­ gnal zur Verfügung, das zur Überprüfung der Monitorsonde nicht oder nur mit einem großen Fehlerpotential ausgewertet werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein Verfahren anzuge­ ben, mit dem die dynamische Funktionstüchtigkeit einer strom­ abwärts des Katalysator angeordneten, bezüglich ihres Aus­ gangssignals eine binäre Charakteristik aufweisende Monitor­ sonde (Sprungsonde) überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. durch die Merkmale des Patentanspruches 7 gelöst. Dabei wird von der Überlegung ausgegangen, daß dann, wenn die Brennkraftmaschine in den Betriebsbereich Schubabschaltung gelangt, das Ausgangssignal - in der Regel eine elektrische Spannung - einer intakten Monitorsonde aufgrund des dann vor­ handenen mageren Gemisches von einem relativ hohen Wert zu einem niedrigen Wert sehr rasch abnimmt.
Nach Erkennen des Motorbetriebszustandes Schubabschaltung wird deshalb die Fett-Mager-Schaltzeit der Monitorsonde er­ mittelt und in Abhängigkeit des Luftmassenstromes im Ansaug­ system gewichtet. Durch Vergleich des Mittelwertes der so er­ haltenen Schaltzeit mit einem Grenzwert und anschließender Auswertung wird die Funktionsfähigkeit der Monitorsonde dia­ gnostiziert. Die Funktionsfähigkeit ist gewährleistet, wenn die Schaltzeit unterhalb des Grenzwertes liegt.
Durch Überwachung des Ausgangssignals der Monitorsonde beim Eintritt in die Schubabschaltung und beim Austritt aus der Schubabschaltung können unplausible Spannungswerte durch ex­ treme Verlängerung der Schaltzeiten, sowie Brüche der Signal­ leitung der Sonde detektiert werden.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß mit dem angegebenen Verfahren eine Detektion von Vergiftungen, sowie Alterungseffekten der Lambdasonde nach dem Katalysator, die zu einer Verschlechterung der Abgaswerte der Brennkraftmaschine oder zu falschen Werten bei der Kata­ lysatordiagnose führen können, auf eine einfache Weise mög­ lich ist. Diese Verschlechterungen sind auf gravierende Ver­ änderungen im dynamischen Verhalten der Monitorsonde (Verlängerung der Anstiegszeiten fett/mager und mager/fett), auf ein fehlerhaftes Konvertierungsverhalten des Katalysators nach der Schubabschaltungsphase bzw. auf elektrische Fehler (Leitungsbruch) zurückzuführen.
Die abhängigen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildun­ gen und Ausgestaltungen der im folgenden anhand der Zeichnun­ gen erläuterten Erfindung. Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschi­ ne mit einer Monitorsonde,
Fig. 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der Sonden­ spannung beim Eintritt in die Schubabschaltung zeigt,
Fig. 3 einen Ablaufplan zur Überwachung und Auswertung der Fett-Mager-Schaltzeit in der Schubabschaltung,
Fig. 4 einen Ablaufplan zur Überwachung und Auswertung der Sondenspannung beim Eintritt in die Schubabschaltung und
Fig. 5 einen Ablaufplan zur Überwachung und Auswertung der Sondenspannung beim Verlassen der Schubabschaltung. Fig. 1 zeigt in Form eines Blockschaltbildes eine Anordnung, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Dabei sind nur diejenigen Komponenten dargestellt, die für das Ver­ ständnis der Erfindung notwendig sind.
Der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Ansaugkanal 11 ein Luft-/Kraftstoffgemisch zugeführt. Im Ansaugkanal 11 sind in Strömungsrichtung der angesaugten Luft gesehen ein Luft­ massenmesser 12, ein Drosselklappenblock 13 mit einer Dros­ selklappe 14 und einem nicht dargestellten Drosselklappensen­ sor zur Erfassung des Öffnungswinkels der Drosselklappe 14 und entsprechend der Zylinderanzahl ein Satz Einspritzventile 15 vorgesehen, von denen nur eines gezeigt ist. Das erfin­ dungsgemäße Verfahren ist aber auch bei einer Brennkraftma­ schine anwendbar, die nur ein einziges Einspritzventil im An­ saugkanal aufweist (Single-Point-Injektion oder Zentralein­ spritzung) oder bei der der Kraftstoff direkt in die jeweili­ gen Zylinder eingespritzt wird (Direkteinspritzung). Aus­ gangsseitig ist die Brennkraftmaschine 10 mit einem Abgaska­ nal 16 verbunden. In Strömungsrichtung des Abgases gesehen ist im Abgaskanal 16 eine erste Lambdasonde 17, ein zur Kon­ vertierung schädlicher Abgasbestandteile dienender Dreiwege­ katalysator 18 und eine zweite Lambdasonde 19 vorgesehen. Mit Hilfe der ersten Lambdasonde 17 (Regelsonde) wird das Kraft­ stoff-Luftverhältnis im Abgas vor dem Katalysator 18 be­ stimmt. Die zweite Lambdasonde 19 (Monitorsonde) dient u. a. zur Überprüfung des Katalysators 18. Als Lambdasonden 17, 19 kommen dabei sogenannte binäre Lambdasonden zum Einsatz, die bei einem Luftverhältnis von λ = 1 bezüglich ihres Ausgangs­ signals eine Sprungcharakteristik aufweisen.
An der Brennkraftmaschine 10 sind an entsprechenden Stellen u. a. ein Temperatursensor 20 zur Erfassung der Temperatur der Brennkraftmaschine 10, bzw. einer der Brennkraftmaschinentem­ peratur proportionalen Temperatur, vorzugsweise die des Kühl­ mittels und ein Drehzahlsensor 21 zur Erfassung der Drehzahl N der Brennkraftmaschine 10 angeordnet.
Das Ausgangssignal LMM des Luftmassenmessers 12, das Signal α des Drosselklappensensors, die Signale ULS1 und ULS2 der Lambdasonden 17, 19, das Signal N des Drehzahlsensors 21 und das Signal des Temperatursensors 20 werden über entsprechende Verbindungsleitungen einer zentralen Steuerungseinrichtung 22 zugeführt.
Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die Steuerungseinrichtung 22 über eine nur schematisch darge­ stellte Daten- und Steuerleitung 23 noch mit weiteren Senso­ ren und Aktoren verbunden. Die Steuerungseinrichtung 22 wer­ tet die Sensorsignale aus und steuert unter anderem die Ein­ spritzung, die Zündung und die Diagnoseverfahren abgasrele­ vanter Komponenten, insbesondere die Überprüfung der Lambdasonden 17, 19 und des Katalysators 18.
Die elektronische Steuerungseinrichtung 22 weist in bekannter Weise einen Mikrocomputer 24, entsprechende Schnittstellen für Signalaufbereitungsschaltungen, sowie eine Ein- und Aus­ gabeeinheit auf. Der Mikrocomputer 24 umfaßt eine Zentralein­ heit (CPU), welche die arithmetischen und logischen Operatio­ nen mit den eingespeisten Daten durchführt. Die dazu notwen­ digen Programme und Solldaten liefert ein Festwertspeicher (ROM), in dem alle Programmroutinen und alle Kenndaten, Kenn­ linien, Sollwerte usw. unverlierbar gespeichert sind. Insbe­ sondere ist ein Speicher 25 vorgesehen, in dem u. a. eine Mehrzahl von Kennlinien bzw. Kennfeldern und Schwellenwerten gespeichert sind, deren Bedeutung anhand der folgenden Figu­ ren noch näher erläutert. Ein Betriebsdatenspeicher (RAM) dient u. a. dazu, die von den Sensoren gelieferten Daten zu speichern, bis sie vom Mikrocomputer 24 abgerufen oder durch aktuellere Daten ersetzt, d. h. überschrieben werden. Über ei­ nen Bus werden alle genannten Einheiten mit Daten, Spei­ cheradressen und Kontrollsignalen versorgt. Ferner ist ein Fehlerspeicher 26 vorgesehen, in den negative Diagnoseergeb­ nisse eingeschrieben und beim nächsten Werkstattaufenthalt ausgelesen werden. Eine mit der Steuerungseinrichtung 22 ver­ bundene Anzeigeeinheit 27 dient dazu, das Ergebnis der Über­ prüfung dem Führer des mit der Brennkraftmaschine 10 ange­ triebenen Fahrzeuges optisch und/oder akustisch anzuzeigen.
Das Verfahren wertet das Signal der Monitorsonde 19 stromab­ wärts des Katalysators 18 während des Betriebes der Schubab­ schaltung aus.
Im oberen Teil der Fig. 2 sind in Form eines Zeitdiagrammes verschiedene Betriebszustände der Brennkraftmaschine darge­ stellt. Zum Zeitpunkt t = tSA findet ein Betriebszustandswech­ sel z. B. von Teillast TL oder Schubbetrieb S in die Schubab­ schaltung SA statt. Zum Zeitpunkt t = tSE wird der Betriebszu­ stand Schubabschaltung wieder verlassen und zum Zeitpunkt t = tSA' liegt wieder eine Schubabschaltung vor.
Im unteren Teil der Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals ULS_DOWN der Monitorsonde 19 während dieses Betriebszustandswechsels dargestellt. Der Wert des Ausgangs­ signals zum Zeitpunkt t = tSA ist mit ULS_DOWN(tSA) bezeichnet. Außerdem sind auf der Ordinate dieser Darstellung noch drei Schwellenwerte eingezeichnet, nämlich ein Diagnoseschwellen­ wert ULS_DOWN_MIN_DIAG, und zwei Schwellenwerte, die sich durch Multiplikation des Ausgangssignals ULS_DOWN(tSA) mit den Faktoren FAK_MIN, FAK_MAX ergeben. Die Sondenschaltzeit ist mit T_FALL bezeichnet und ist als die Zeit definiert, in­ nerhalb derer das Sondensignal ULS_DOWN vom Wert FAK_MAX*ULS_DOWN(tSA) auf den Wert FAK_MIN*ULS_DOWN(tSA) fällt.
Anhand der Fig. 3 wird erläutert, wie die Fett-Mager- Schaltzeit bestimmt und zur Diagnose der Monitorsonde heran­ gezogen wird.
In einem ersten Verfahrensschritt S3.1 wird geprüft, ob vor­ gegebene Diagnosebedingungen erfüllt sind. Insbesondere wird dabei geprüft, ob die Monitorsonde und der Katalysator be­ triebsbereit sind. Dies kann durch Auswerten der Temperaturen der jeweiligen Komponenten erfolgen. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, so kann keine sinnvolle Diagnose gestartet werden und die Abfrage wiederholt sich in einer Schleife, an­ dernfalls wird im Verfahrensschritt S3.2 z. B. durch Auswerten der Drehzahl N und des Öffnungswinkels α der Drosselklappe 14 geprüft, ob der Betriebszustand Schubabschaltung vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn die Drehzahl oberhalb eines festgelegten Schwellenwertes und zugleich der Öffnungswinkel der Drosselklappe unterhalb eines applizierbaren Wertes liegt.
Liegt der Betriebszustand Schubabschaltung nicht vor, so wird an den Anfang des Verfahrens verzweigt (Verfahrensschritt S3.1), andernfalls wird zum Zeitpunkt der Schubabschaltung t = tSA im Verfahrensschritt S3.3 der dabei auftretende Wert für das Ausgangssignal ULS_DOWN(tSA) der Monitorsonde er­ fasst.
Zur Erhöhung der Reproduzierbarkeit der Diagnoseergebnisse wird die Bestimmung der Schaltzeit der Monitorsonde nur dann durchgeführt, wenn die Spannung ULS_DOWN(tSA) zum Zeitpunkt der Aktivierung der Schubabschaltung tSA oberhalb eines Dia­ gnoseschwellenwertes ULS_DOWN_MIN_DIAG liegt (Verfahrensschritt S3.4). Dieser Schwellenwert wird applika­ tiv festgelegt, z. B. auf dem Motorprüfstand ermittelt. Liegt die Spannung zum Zeitpunkt der Aktivierung der Schubabschal­ tung unterhalb dieses Schwellenwertes ULS_DOWN_MIN_DIAG, wie es in der Fig. 2 zum Zeitpunkt tSA' der Fall ist, so wird wieder zum Verfahrensanfang verzweigt. Liegt sie aber ober­ halb des Diagnoseschwellenwertes (Zeitpunkt tSA in Fig. 2), so wird im Verfahrensschritt S3.5 die Fett-Mager-Schaltzeit ermittelt.
Die Schaltzeit der Sonde T_FALL wird über den Zeitraum be­ stimmt, in dem für die Sondenspannung ULS_DOWN die Relation
FAK_MIN.ULS_DOWN(tSA) ≦ ULS_DOWN ≦ FAK_MAX.ULS_DOWN(tSA)
gilt. Die Faktoren FAK_MIN und FAK_MAX werden applikativ festgelegt, wobei für FAK_MIN ein Wert von 0,1 entsprechend 10% vom Wert ULS_DOWN(tSA) und für FAK_MAX ein Wert von 0,9 entsprechend 90% vom Wert ULS_DOWN(tSA) vorteilhaft ist.
Die Bestimmung der Sondenschaltzeit wird abgebrochen, wenn der Betriebszustand der Schubabschaltung unterbrochen wird. Dadurch wird erreicht, daß die Diagnose nur bei monoton fal­ lendem Signal durchgeführt wird.
Auf Grund der Abhängigkeit der Schaltzeit der Monitorsonde vom Luftmassenstrom LMM in der Schubabschaltungsphase wird der Wert für die Schaltzeit T_FALL normiert. Der Normierungs­ faktor FAK_ULS_DOWN_FALL kann z. B. in Abhängigkeit des Luft­ massenstromes in der Schubabschaltung, insbesondere als Funk­ tion vom Minimalwert für den Luftmassenstrom in der Schubab­ schaltung oder vom Mittelwert des Luftmassenstromes während der gesamten Schubabschaltungsphase bestimmt werden. Dieser funktionale Zusammenhang ist vorzugsweise in einem Kennfeld des Speichers 25 der Steuerungseinrichtung 22 (Fig. 1) abge­ legt.
Die Normierung der Sondenschaltzeit T_FALL erfolgt zur Be­ rücksichtigung des Massenstromeinflusses im Verfahrensschritt S3.6 durch folgende Gleichung
Auf Grund der Varianz der Sondenschaltzeiten an einem Be­ triebspunkt wird anschließend eine Mittelwertbildung durchge­ führt (Verfahrensschritt S3.7). Diese Mittelwertbildung kann z. B. über eine bestimmte Anzahl von gültigen Diagnosewerten ANZ_ULS_DOWN_DIAG in der Form
durchgeführt werden.
Im Verfahrensschritt S3.8 wird überprüft, ob die Anzahl der gültigen Diagnosewerte ANZ_ULS_DOWN_DIAG einen applikativ vorgegebenen Grenzwert überschritten hat. Ist diese Bedingung noch nicht erfüllt, so wird zum Verfahrensschritt S3.1, an­ dernfalls zum Vefahrensschritt S3.9 verzweigt.
Wenn eine bestimmte Anzahl gültiger Diagnosewerte ermittelt wurde, wird im Verfahrensschritt S3.9 die gemittelte Schalt­ zeit T_FALL_MV mit einem Grenzwert T_FALL_MAX verglichen. Dieser wird applikativ festgelegt und ist im Speicher 25 der Steuerungseinrichtung 22 abgelegt. Liegt die gemittelte Schaltzeit unterhalb des Grenzwertes, so wird auf eine funk­ tionstüchtige Monitorsonde geschlossen (Verfahrensschritt S3.10), andernfalls erfolgt ein entsprechender Eintrag "Monitorsonde defekt" in einen Fehlerspeicher 26 der Steue­ rungseinrichtung 22 der Brennkraftmaschine (Verfahrensschritt S3.11).
Das geschilderte Verfahren der Bestimmung und Auswertung der Schaltzeit der Monitorsonde dient zum Überprüfen, ob das dy­ namische Verhalten der Monitorsonde bestimmten Bedingungen genügt. Das Verfahren wird erneut gestartet, wenn die Brenn­ kraftmaschine wieder in die Schubabschaltung gelangt und das Diagnosekriterium in Verfahrensschritt S3.4 erfüllt ist. Der Zähler, für die Anzahl der gültigen Diagnoseergebnisse pro Schubabschaltungsphase wird vorher auf Null zurückgesetzt.
Beim Eintritt in den Betriebszustand Schubabschalten muß sich bei intakter Monitorsonde nach einer bestimmten Zeit eine Ausgangsspannung einstellen, die ein mageres Gemisch anzeigt. Unplausible Spannungswerte, sowohl beim Eintritt in die Schu­ babschaltung als auch beim Austritt aus der Schubabschaltung durch extreme Verlängerung der Schaltzeiten der Monitorsonde (die mit dem Verfahren zur Bestimmung der Schaltzeiten nicht detektiert werden können, weil der untere Schwellenwert nie erreicht wird), sowie Brüche der Signalleitung der Monitor­ sonde können durch eine Überwachung der Ausgangsspannung bei dem jeweiligen Übergang detektiert werden. Ferner kann ein schlechtes Konvertierungsverhalten des Katalysators nach Ab­ lauf der Schubabschaltungsphase detektiert werden.
Anhand der Fig. 4 wird erläutert, wie die Sondenspannung beim Eintritt in die Schubabschaltung überwacht und ausgewer­ tet wird.
Die ersten Verfahrensschritte S4.1 und S4.2 sind identisch mit den Vefahrensschritten S3.1 und S3.2 in Fig. 3. Sind die Diagnosebedingungen erfüllt und liegt der Betriebszustand der Schubabschaltung vor, so muß sich nach dem Ablauf einer be­ triebspunktabhängigen Zeit t1 nach Eintritt in die Schubab­ schaltung der Wert des Ausgangssignales der Monitorsonde än­ dern. Bei fehlerfreier Funktion muß dann die Ausgangsspannung einen, ein mageres Gemisch repräsentierenden Wert annehmen.
Die Zeitspanne t1 ist beispielsweise abhängig vom Luftmassen­ strom in einem Kennfeld innerhalb des Speichers 25 der Steue­ rungseinrichtung 22 abgelegt. Es kann somit der Wert eines Integrales für den Luftmassenstrom ausgewertet, d. h. mit ei­ nem vorgegebenen Schwellenwert verglichen werden. Der Wert für den Luftmassenstrom kann entweder direkt von einem Luft­ massenmesser erhalten oder indirekt über eine Modellbildung mit dem Saugrohrdruck als Eingangsgröße ermittelt werden.
Im Verfahrensschritt S4.3 wird abgefragt, ob diese betriebs­ punktabhängige Zeit t1 abgelaufen ist. Ist diese Bedingung noch nicht erfüllt, so wiederholt sich die Abfrage in einer Schleife, andernfalls war die Schubabschaltung die vorgegebe­ ne Zeit aktiviert und im Verfahrensschritt S4.4 wird der Wert der Sondenspannung ULS_DOWN erfasst. Der Zeitpunkt der Erfas­ sung wird als Diagnosezeitpunkt bezeichnet.
Im Verfahrensschritt S4.5 wird überprüft, ob die zum Diagno­ sezeitpunkt gemessene Sondenspannung zwischen den Schwellen ULS_DIAG_MIN < ULS_DOWN < ULS_DIAG_MAX liegt. Ist dies der Fall, dann wird im Verfahrensschritt S4.6 auf einen Kabel­ bruch der Monitorsonde geschlossen, dieser Fehler in den Feh­ lerspeicher 26 eingetragen (Verfahrensschritt S4.7) und dem Führer des mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeu­ ges akustisch und/oder optisch angezeigt, daß ein Defekt ei­ ner abgasrelevanten Komponente vorliegt (Verfahrensschritt S4.8)
Trifft die obengenannte Diagnose (Kabelbruch) nicht zu und die zum Diagnosezeitpunkt gemessene Spannung der Monitorsonde ULS_DOWN liegt oberhalb einer Schwelle ULS_DOWN_MIN_SA_DIAG (Abfrage in Verfahrensschritt S4.9) so ist die Sondenschalt­ zeit zu lang, d. h. das dynamische Verhalten der Monitorsonde liegt außerhalb von vorgegebenen Grenzen und das Verfahren wird mit den Schritten S4.7 und S4.8 fortgesetzt. Liefert aber die Abfrage in Verfahrensschritt S4.9 ein negatives Er­ gebnis, so wird zum Verfahrensanfang verzweigt.
Nachdem die Brennkraftmaschine den Betriebszustand Schubab­ schaltung verlassen hat, muß sich nach dem Ablauf einer be­ triebspunktabhängigen Zeitspanne t2 der Zustand der Monitor­ sonde wieder ändern, d. h. das Ausgangssignal der Monitorsonde muß sich im betriebsfähigen Fall vom Mageranschlag wegbewe­ gen. Zur Bestimmung dieser betriebspunktabhängigen Zeit t2 kann z. B. analog zur Bestimmung der Zeitspanne t1 der Wert eines Massenstromintegrales, das nach Verlassen der Schubab­ schaltung gestartet wird, mit einem Schwellenwert verglichen werden. Nachdem die Schubabschaltung die erforderliche Zeit deaktiviert war, kann die folgende Diagnose durchgeführt wer­ den, die nun anhand der Fig. 5 erläutert wird.
Der erste Verfahrensschritt S5.1 ist identisch den Verfah­ rensschritten S3.1 und S4.1 der bereits beschriebenen Verfah­ ren. Anschließend wird im Verfahrensschritt S5.2 überprüft, ob der Betriebszustand der Schubabschaltung zu Ende ist. Dies kann durch wieder durch Auswerten der Drehzahl der Brenn­ kraftmaschine und des Drosselklappenwinkels erfolgen. Befin­ det sich die Brennkraftmaschine nicht mehr in der Schubab­ schaltung, so wird ein Zeitzähler für die Zeit t2 gestartet und im Verfahrensschritt S5.3 ein erster Wert für die Aus­ gangsspannung der Monitorsonde ULS_DOWN_1 erfasst.
Im Verfahrensschritt S5.4 wird ständig abgefragt, ob die Zeitspanne t2 schon abgelaufen ist. Ist dies der Fall, so wird zu diesem Zeitpunkt der Wert für die Ausgangsspannung der Monitorsonde ULS_DOWN_2 erfasst. Anschließend wird aus den beiden Werten ULS_DOWN_1 und ULS_DOWN_2 die Differenz DELTA_ULS_DOWN_DIAG = ULS_DOWN_1 - ULS_DOWN_2 gebildet (Verfahrensschritt S5.6) und diese Differenz mit einem vorge­ gebenen Grenzwert DELTA_ULS_DOWN_DIAG_MIN verglichen (Verfahrensschritt S5.7).
Ist für die Differenz DELTA_ULS_DOWN_DIAG zwischen dem Span­ nungswert der Monitorsonde ULS_DOWN_1 zum Zeitpunkt des Ver­ lassens der Schubabschaltung und dem Spannungswert der Moni­ torsonde ULS_DOWN_2 nach Ablauf der Zeitspanne t2, zum Zeit­ punkt also zu dem beispielsweise der Luftmassenstrom einen definierten Wert überschreitet, die Beziehung
DELTA_ULS_DOWN_DIAG < DELTA_ULS_DOWN_DIAG_MIN
(Verfahrensschritt S5.7) erfüllt, so ist ein Fehler aufgetre­ ten. Dies führt aber nicht sofort zu einem Eintrag in den Fehlerspeicher, sondern es wird eine Fehlerbehandlung mit ei­ ner statistischen Auswertung durchgeführt (Verfahrensschritt S5.9). Nur wenn der Fehler wiederholt auftritt, erfolgt ein entsprechender Eintrag in den Fehlerspeicher. Ist aber die in Verfahrensschritt S5.5 gebildete Differenz größer als der genannte Grenzwert, dann wird im Verfahrensschritt S5.8 auf eine intakte Monitorsonde geschlossen.

Claims (11)

1. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer stromabwärts eines Katalysators (18) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignals eine binä­ re Charakteristik aufweisenden Lambdasonde (19), wobei
überprüft und sichergestellt wird, daß sich die Brennkraft­ maschine (10) im Betriebszustand der Schubabschaltung be­ findet,
während des Betriebszustandes der Schubabschaltung eine Schaltzeit (T_FALL) ermittelt wird, innerhalb derer sich das Ausgangssignal (ULS_DOWN(tSA)) der Lambdasonde (19) von einem, eine fette Gemischzusammensetzung repräsentierenden Spannungswert (FAK_MAX_*ULS_DOWN(tSA)) auf einen, eine ma­ gere Gemischzusammensetzung repräsentierenden Spannungswert ((FAK_MIN_*ULS_DOWN(tSA)) ändert,
die Schaltzeit (T_FALL) in Abhängigkeit des der Brenn­ kraftmaschine (10) zugeführten Luftmassenstromes (LMM), mittels eines, vom Luftmassenstrom (LLM) in der Schubab­ schaltungsphase abhängigen Normierungsfaktors (FAK_ULS_DOWN_FALL) normiert wird und dadurch eine nor­ mierte Schaltzeit (T_FALL_NORM) erhalten wird,
die normierte Schaltzeit (T_FALL_NORM) mit einem Grenzwert (T_FALL_MAX) verglichen wird und in Abhängigkeit des Ergeb­ nisses dieses Vergleiches die Lambdasonde (19) hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit bewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (ULS_DOWN(tSA)) zum Zeitpunkt (tSA)) der Akti­ vierung der Schubabschaltung erfasst und mit einem Diagnose­ schwellenwert (ULS_DOWN_MIN DIAG) verglichen wird und nur bei Überschreiten des Diagnoseschwellenwertes (ULS_DOWN_MIN_DIAG) die Schaltzeit (T_FALL) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer vorgegebenen Anzahl (ANZ_ULS_DOWN_DIAG) gewichteter Schaltzeiten (T_FALL_NORM) ein Mittelwert gebildet wird und dieser Mittelwert mit dem Grenzwert (T_FALL_MAX) vergli­ chen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Normierung mittels des Normierungsfaktors (FAK_ULS_DOWN_FALL) nach folgender Beziehung erfolgt:
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Normierungsfaktors (FAK_ULS_DOWN_FALL) in einem Kennfeld ei­ nes Speichers (25) einer Steuerungseinrichtung (22) abgelegt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ermittlung der Schaltzeit (T_FALL) abgebrochen wird, wenn der Betriebsbereich der Schubabschaltung unterbrochen wird.
7. Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit einer stromabwärts eines Katalysators (18) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignals eine binä­ re Charakteristik aufweisenden Lambdasonde (19), wobei
überprüft und sichergestellt wird, daß sich die Brennkraft­ maschine (10) im Betriebszustand der Schubabschaltung be­ findet,
das Ausgangssignal (ULS_DOWN) der Lambdasonde (19) sowohl beim Eintritt in die Schubabschaltung als auch beim Aus­ tritt aus der Schubabschaltung überwacht und bei Auftreten eines unplausiblen Verlaufes des Ausgangssignals (ULS_DOWN) auf einen Defekt der Lambdasonde (19) geschlossen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
nach Eintritt in die Schubabschaltung ein Zeitzähler für ei­ ne vom Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine abhängige Zeit­ spanne (t1) gestartet wird,
nach Ablauf der Zeitspanne (t1) das Sondensignal (ULS_DOWN) erfasst wird,
ein Kabelbruch der Lambdasonde (19) diagnostiziert wird, wenn der Wert der Sondenspannung innerhalb eines von zwei Schwellenwerten (ULS_DOWN_MIN, ULS_DOWN_MAX) begrenzten Be­ reiches liegt, andernfalls
überprüft wird, ob der Wert der Sondenspannung oberhalb ei­ nes weiteren Schwellenwertes (ULS_DOWN_MIN_SA_DIAG) liegt und
auf eine unzulässig hohe Schaltzeit (T_FALL) der Lambdasonde (19) geschlossen wird, wenn dieser Schwellenwert überschrit­ ten wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
unmittelbar nach Austritt aus der Schubabschaltung das Aus­ gangssignal (ULS_DOWN_1) der Lambdasonde (19) erfasst wird,
nach Ablauf einer vom Arbeitspunkt der Brennkraftmaschine (10) abhängigen Zeitspanne (t2) erneut das Ausgangssignal (ULS_DOWN_2) erfasst und aus diesen beiden Werten die Diffe­ renz (DELTA_ULS_DOWN_DIAG) gebildet wird und
auf einen Sondenfehler erkannt wird, wenn diese Differenz (DELTA_ULS_DOWN_DIAG) einen vorgegebenen Grenzwert (DELTA_ULS_DOWN_DIAG_MIN) überschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Zeitspanne (t1, t2) der Wert eines Luftmassenstromintegrales, das zu Beginn bzw. nach Verlassen des Schubabschaltbetriebes gestartet wird, mit einem Schwel­ lenwert verglichen wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Feststellen eines Defektes der Lambdasonde (19) ein Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher (26) erfolgt und das Ergebnis der Überprüfung optisch und/oder akustisch zumindest vorübergehend angezeigt wird.
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