DE19859176C2 - Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde - Google Patents

Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer Lambdasonde gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruches 1.
Um den Kraftstoffverbrauch von Kraftfahrzeugen mit ottomotorischem Antrieb weiter zu reduzieren, kommen immer häufiger Brennkraftmaschinen zum Einsatz, die mit magerem Gemisch betrieben werden. Zur Erfüllung der geforderten Abgasemissionsgrenzwerte ist bei solchen Brennkraftmaschinen eine spezielle Abgasnachbehandlung notwendig. Dazu werden NOx-Speicherkatalysatoren verwendet, die aufgrund ihrer Beschichtung in der Lage sind, während einer Spei­ cherphase NOx-Verbindungen aus dem Abgas zu adsorbieren, die bei magerer Verbrennung entstehen. Während einer Regenerationsphase werden die adsorbierten bzw. gespeicherten NOx-Verbindungen unter Zugabe eines Reduktionsmit­ tels in unschädliche Verbindungen umgewandelt. Als Reduktionsmittel für magerbetriebene Otto-Brennkraftmaschinen können CO, H2 und HC (Kohlenwasserstoffe) verwendet werden. Diese werden durch kurzzeitigen Betrieb der Brenn­ kraftmaschine mit einem fetten Gemisch erzeugt und dem NOx-Speicherkatalysator als Abgaskomponenten zur Verfü­ gung gestellt, wodurch die gespeicherten NOx-Verbindungen im NOx-Speicherkatalysator abgebaut werden.
Der Speicherwirkungsgrad eines solchen NOx-Speicherkatalysators hängt von zahlreichen, in der Literatur beschrie­ benen Einflußgrößen ab. Eine primäre Einflußgröße stellt neben der Katalysatortemperatur insbesondere der Katalysa­ torbeladungsgrad dar, d. h. mit zunehmender Dauer der Magerphase und daraus resultierenden Speicherung von NOx nimmt der Speicherwirkungsgrad kontinuierlich ab, so daß unter Berücksichtigung der Abgasgrenzwerte oder weiterer Betriebsbedingungen eine Umschaltung in den Fett- d. h. in den Regenerationsbetrieb notwendig wird. Die erforderliche Dauer des Fettbetriebes zur Regeneration hängt im wesentlichen von der gespeicherten NOx-Masse und dem Sauerstoff- Speichervermögen des NOx-Speicherkatalysators ab.
Weil der Übergang vom Magerbetrieb zum Fettbetrieb bzw. vom Fettbetrieb zum Magerbetrieb der Brennkraftma­ schine zur Vermeidung von NOx-Rohemissionsspitzen sprungartig erfolgen muß, wird die Luftzahländerung vorzugs­ weise durch Veränderung der Kraftstoffeinspritzmenge erreicht.
Zur Regelung der Brennkraftmaschine und zur Diagnose des Abgasnachbehandlungssystems kommen sogenannte Lambdasonden zum Einsatz, die ein den Sauerstoffgehalt im Abgas repräsentierendes Signal an eine Steuerungseinrich­ tung der Brennkraftmaschine abgeben.
Das Signal einer stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignals eine stetige Kennliniencharakteristik aufweisende Lambdasonde wird zur Regelung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses ver­ wendet. Das Signal einer stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten binären Lambdasonde wird zur Trimmregelung für den λ = 1 Betrieb und zur Katalysatordiagnose verwendet. Die Lambdasonden unterliegen infolge thermischer Einflüsse und chemischer Vergiftung, beispielsweise durch Silizium oder Schwermetalle einer Alterung, wodurch sowohl die Qualität der Regelung als auch die Zuverlässigkeit der Diagnose nachteilig beeinflußt wird.
Der Einsatz einer, in Abhängigkeit vom Sauerstoffgehalt im Abgas ein stetiges Ausgangssignal abgebenden Lambda­ sonde führt zum Übergang von der Zwei-Punkt-Lambdaregelung zur stetigen Lambdaregelung. Um die gesetzlich gefor­ derten Grenzwerte für den Abgasausstoß nicht zu überschreiten, muß der Ausfall abgasrelevanter Komponenten erkannt und angezeigt werden (On Board Diagnose).
Deshalb ist es notwendig, die Funktionsfähigkeit auch der Lambdasonden zu überprüfen. Aus der EP 0 616 119 B1 ist es bekannt, bei einer vor dem Katalysator angeordneten Lambdasonde (Vorkatsonde) die Schaltzeiten zu messen, inner­ halb derer das Ausgangssignal der Lambdasonde im Rahmen ihrer Sprungfunktion von einem hohen Spannungswert, der ein fettes Gemisch anzeigt (Fettspannung) auf einen niederen Spannungswert, der ein mageres Gemisch anzeigt (Mager­ spannung) umschaltet. Die Größe dieser Schaltzeiten ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit der vor dem Katalysator an­ geordneten Lambdasonde.
Ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der dynamischen Funktionsfähigkeit von Vorkat-Lambdasonden ist in der DE 43 33 412 A1 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 so­ wohl die Fett- als auch die Magerverweilzeiten kleiner als vorgegebene, den einzelnen Verweilzeiten zugeordnete Grenz­ werte sind. Die Verfahren zur Diagnose des Ansprechverhaltens von Lambdasonden für λ = 1 Konzepte können nicht wie beim Magerkonzept mit dem NOx-Speicherkatalysator auf definierte große Luftzahlsprünge aufbauen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem die Funktionstüchtigkeit einer im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssignales eine stetige Kennliniencharakteristik aufweisende Lambdasonde überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Abgasnachbehandlungskonzept mit einem NOx-Speicherkatalysator basiert darauf, daß in mageren Betriebspha­ sen der Brennkraftmaschine der Katalysator das im Abgas enthaltene NOx zu NO2 oxidiert und in Form von Nitrat spei­ chert. Füllt sich der Speicher mit Nitrat, sinkt der Speicherwirkungsgrad ab. Durch Übergang in einen Betrieb der Brenn­ kraftmaschine mit fettem Gemisch kann die eingespeicherte Nitratmenge mittels HC und CO zu N2, H2O und CO2 um­ gewandelt werden und somit die Speicherfähigkeit des Katalysators regeneriert werden. Bei diesem Abgasnachbehand­ lungskonzept treten also prinzipbedingt periodisch große Luftzahlsprünge von mager nach fett und umgekehrt auf, wel­ che zur Diagnose der Ansprechcharakteristik der Lambdasonde in vorteilhafter Weise genutzt werden können.
Durch Auswerten des zeitlichen Verhaltens des Ausgangssignales der Lambdasonde nach einem solchen Luftzahl­ sprung, sei es zu Beginn oder zu Ende eines Regenerationsvorganges kann auf die Funktionstüchtigkeit der Lambda­ sonde geschlossen werden.
Es wird eine Gastransportzeit berechnet, die das Abgas benötigt, um vom Ort der Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt zu der Lambdasonde zu gelangen. Anschließend wird die gesamte Totzeit gemessen, innerhalb derer das Sondensignal der Lambdasonde ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges einen vorgegebenen Schwellen­ wert erreicht. Da die Gastranportzeit von der Alterung unabhängig ist, wird die Differenz zwischen der Gastransportzeit und der gesamten Totzeit gebildet. Als Ergebnis erhält man die von der Alterung abhängige sondeneigene Totzeit. Die Differenz wird mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen und die Lambdasonde als defekt eingestuft, wenn der Schwellenwert überschritten wird.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer NOx-Abgasnachbehandlunganlage,
Fig. 2 ein Diagramm, das die zeitlichen Verläufe vom Lambdasollwert und der Konzentrationen von NOx vor und nach dem NOx-Speicherkatalysator während vier aufeinanderfolgenden Regenerationsphasen zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm, das die zeitlichen Verläufe vom Lambdasollwert und der Lambdasondensignale zeigt,
Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Gastransportzeit,
Fig. 5 den Signalverlauf der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde bei einem Fett- Mager-Sprung und
Fig. 6 den Signalverlauf der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators angeordneten Lambdasonde bei einem Ma­ ger-Fett-Sprung.
In Fig. 1 ist in Form eines Blockschaltbildes eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasnachbehandlungsanlage ge­ zeigt, bei der das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Dabei sind nur die Komponenten dargestellt, die zum Verständnis der Erfindung nötig sind.
Eine Brennkraftmaschine 10 weist einen Ansaugtrakt 11 und einen Abgastrakt 12 auf. Im Ansaugtrakt 11 ist ein Luft­ massenmesser 24 zum Erfassen der angesaugten Luftmasse und eine Kraftstoffzumeßeinrichtung vorhanden, von der nur ein Einspritzventil 13 schematisch dargestellt ist und dem Kraftstoff KST über eine nicht näher bezeichnete Leitung zu­ geführt wird. Alternativ zur Einspritzung in das Saugrohr kann der Kraftstoff mittels geeigneter Einspritzventile auch di­ rekt in die Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt werden (Direkteinspritzung). Im Abgastrakt 12 ist eine Abgas­ nachbehandlungsanlage für mageres Abgas vorgesehen. Sie besteht aus einem, nahe am Auslass der Brennkraftmaschine angeordneten 3-Wege Katalysator 14, auch als Vorkatalysator bezeichnet und einem diesen in Strömungsrichtung des Abgases nachgeschalteten NOx-Speicherkatalysator 15. Bei der Auswahl und Dimensionierung des Vorkatalysators 14 ist neben dem Light-off-Verhalten auch das Sauerstoffspeichervermögen zu berücksichtigen.
Die Minimalkonfiguration der Sensorik für die Abgasnachbehandlungsanlage beinhaltet einen Sauerstoffmeßaufneh­ mer 16 stromaufwärts des Vorkatalysators 14, einen Temperatursensor 17 im Verbindungsrohr zwischen Vorkatalysator 14 und NOx-Speicherkatalysator 15 nahe am Eintrittsbereich desselben und einen weiteren Sauerstoffmeßaufnehmer 18 stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 15.
Als Sauerstoffmeßaufnehmer 16 wird vorzugsweise eine Breitband-Lambdasonde eingesetzt, welche in Abhängigkeit des Sauerstoffgehaltes im Abgas ein stetiges, z. B. lineares Ausgangssignal abgibt. Mit dem Signal dieser Breitband- Lambdasonde 16 wird die Luftzahl während des Magerbetriebes und während der Regenerationsphase mit fettem Ge­ misch entsprechend der Sollwertvorgaben eingeregelt. Diese Funktion übernimmt eine an sich bekannte Lambdarege­ lungseinrichtung 19, die vorzugsweise in eine den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 steuernde Steuerungseinrichtung 20 integriert ist. Solche elektronischen Steuerungseinrichtungen, die in der Regel einen Mikroprozessor beinhalten und die neben der Kraftstoffeinspritzung und der Zündung noch eine Vielzahl weiterer Steuer- und Regelaufgaben, u. a. auch die Steuerung der Abgasnachbehandlungsanlage übernehmen, sind an sich bekannt, so daß im folgenden nur auf den im Zusammenhang mit der Erfindung relevanten Aufbau und dessen Funktionsweise eingegangen wird. Insbesondere ist die Steuerungseinrichtung 20 mit einer Speichereinrichtung 21 verbunden, in dem u. a. verschiedene Kennlinien und Schwellenwerte gespeichert sind, deren jeweilige Bedeutung anhand der Beschreibung der nachfolgenden Figuren noch näher erläutert wird.
Zur Regelung des Kraftstoff-/Luftgemisches der Brennkraftmaschine im optimalen Lambda-Fenster während des stö­ chiometrischen Betriebs ist das Signal des nach dem NOx-Speicherkatalysator 15 angeordneten Sauerstoffmeßaufneh­ mers 18 als Trimmsonde erforderlich. Als Sauerstoffmeßaufnehmer 18 dient vorzugsweise eine binäre Lambdasonde (2- Punkt-Lambdasonde) auf der Basis von Zirkonoxid ZrO2, die bei einem Lambdawert λ = 1 bezüglich ihres Ausgangssi­ gnales eine Sprungcharakteristik aufweist. Dieses Sondensignal der nach dem NOx-Speicherkatalysator angeordneten Lambdasonde wird auch zur Steuerung der Speicherregeneration und zur Adaption von Modellgrößen wie z. B. der Sau­ erstoff- bzw. NOx-Speicherkapazität eingesetzt.
Die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators, die zur verbrauchs- und emissionsoptimalen Steuerung des Systems erforderlich ist, wird mittels eines Temperaturmodells aus dem Sensorsignal des Temperatursensors 17 errechnet. Basie­ rend auf diesem Meßsignal werden auch Katalysatorheiz- bzw. Katalysatorschutzmaßnahmen eingeleitet. Alternativ hierzu kann die Temperatur des NOx-Speicherkatalysators 15 auch direkt gemessen werden, indem ein Temperatursen­ sor unmittelbar im Gehäuse desselben angeordnet wird.
Die Ausgangssignale der Sauerstoffmeßaufnehmer 16, 18 und des Temperatursensors 17 werden über entsprechende Verbindungsleitungen der Steuerungseinrichtung 20 zugeführt.
Zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine 10 ist die Steuerungseinrichtung 20 außer mit einer Zündein­ richtung 22 für das Luft-Kraftstoffgemisch über eine nur schematisch dargestellte Daten- und Steuerleitung 23 noch mit weiteren, nicht explizit dargestellten Sensoren z. B. für Drehzahl und Kühlmitteltemperatur der Brennkraftmaschine so­ wie mit weiteren Aktoren verbunden.
Fig. 2 zeigt den zeitlichen Verlauf des Lambdasollwertes LAM_SOLL, mit dem die Brennkraftmaschine 10 betrieben werden soll für einen Zeitraum von 300 Sekunden. In diesem Zeitraum werden 4 Regenerationsphasen angefordert. Vor Einleitung einer Regenerationsphase des NOx-Speicherkatalysators 15 wird die Brennkraftmaschine mit einem mageren Gemisch (LAM_SOLL = 1,4) betrieben. Zu Beginn der Regenerationsphase springt der Lambdasollwert LAM_SOLL von diesem Wert auf einen Wert, der fettes Gemisch anzeigt (LAM_SOLL = 0,8). Nach Abschluß der Regenerations­ phase wird die Brennkraftmaschine wieder mit magerem Gemisch (LAM_SOLL = 1,4) betrieben.
Ferner sind im Diagramm nach Fig. 2 noch die zeitliche Konzentration der Stickoxide NOx_vor_Kat stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 und NOx_nach_Kat stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 eingetragen. Zu Beginn der Regenerationsphase steigt die NOx-Konzentration NOx_vor_Kat ausgehend von einem Wert von ca. 600 ppm sprungartig an, weil durch das fette Gemisch die Last erhöht wird und in diesem Beispiel keine Drehmoment­ kompensation, beispielsweise durch Verstellung des Zündwinkels in Richtung spät erfolgt. Nach Ende der Regenerati­ onsphase sinkt die Konzentration NOx_vor_Kat wieder auf den ursprünglichen Wert von ca. 600 ppm. Das Signal für die Konzentration NOx_nach_Kat zeigt während der Regenerationsphase eine Desorptionsspitze. Nach Ende der Regenera­ tion ist die Konzentration NOx_nach_Kat annähernd Null und der NOx-Speicherkatalysator 15 ist wieder aufnahmebe­ reit für NOx.
In Fig. 3 ist der zeitliche Verlauf des Lambdasollwertes LAM_SOLL, sowie der Signalverlauf LAM_vor_Kat der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 angeordneten Lambdasonde 16 und der Signalverlauf UL_nach_Kat der stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 angeordneten Lambdasonde 18 dargestellt. Zu Beginn der Regene­ rationsphase (Zeitpunkt t0) springt der Lambdasollwert LAM_SOLL von 1,4 auf den Wert 0,8, bleibt während der Re­ generationsphase auf diesem Wert und springt am Ende der Regenerationsphase zum Zeitpunkt t1 wieder auf den Ma­ gerwert von 1,4.
Mit LAM_vor_Kat ist in dieser Darstellung das Signal der stetigen Lambdasonde 16 stromaufwärts des NOx-Spei­ cherkatalysators 15 bezeichnet, das zur Regelung der Luftzahl verwendet wird. Zur Ermittlung des Sauerstoffgehaltes nach dem NOx-Speicherkatalysator 15 dient eine binäre Lambdasonde 18 (ZrO2-Sonde). Die elektrische Beschaltung dieser binären Lambdasonde ist dabei so, daß sie bei Sauerstoffüberschuß im Abgas (Magerbetrieb) eine niedrige Aus­ gangsspannung und bei Sauerstoffmangel (Fettbetrieb) eine höhere Ausgangsspannung abgibt. Da die Brennkraftma­ schine vor Einleitung der Regenerationsphase mit einem mageren Gemisch (LAM_SOLL = 1,4) betrieben wurde, er­ reicht zu Beginn der Regeneration dieses Sondensignal UL_nach_Kat einen Wert von typisch 0,01 Volt (Indikator für Sauerstoffüberschuß im Abgas stromab des NOx-Speicherkatalysators). Der angegebene Wert ist von verschiedenen Einflüssen abhängig, insbesondere von der Abgastemperatur und gilt somit für einen bestimmten Sondentyp bei einer be­ stimmten Abgastemperatur.
Bei Fortschreiten der Regeneration steigt das Sondensignal UL_nach_Kat erst langsam an und erreicht dann einen Punkt, an dem Reduktionsmittel durchbricht, d. h. CO und HC stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators vorhanden sind. In diesem Moment springt das Sondensignal auf den Wert von ca. 0,625 V.
Die Ansprechcharakteristik der Sondensignale läßt sich in der Steuerungseinrichtung 20 durch eine Totzeit und eine Anstiegzeit beschreiben. Die gesamte Totzeit bezogen auf den Lambda-Sollwert LAM_SOLL setzt sich aus der Gas­ transportzeit vom Saugsystem bis zur Sondenposition in Abgastrakt und aus der sondeneigenen Totzeit zusammen. Die Gastransportzeit kann wie in Fig. 4 gezeigt, theoretisch abgeschätzt werden.
In der oberen Hälfte der Fig. 4 sind über dem Kurbelwellenwinkel KW zwei Arbeitsspiele eines Zylinders einer 6-Zy­ linder-Brennkraftmaschine mit 120°KW Segmenten aufgetragen. Mit der Bezeichnung AO bzw. EO sind diejenigen Kurbelwellenbereiche gekennzeichnet, während derer das Auslassventil bzw. das Einlassventil der Brennkraftmaschine geöffnet ist. Ferner sind in Form zweier Blöcke 2 aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge in den einen Zylinder darge­ stellt. Die Zeitpunkte der Zündung sind mit einem Pfeilsymbol eingetragen. Das Bezugszeichen EBW kennzeichnet den Einspritzbeginnwinkel.
Als Gastransportzeit tGas wird im folgenden die Zeit bezeichnet, die verstreicht, bis das Luft-/Kraftstoffgemisch vom Ort der Einspritzung bis zum Ort der stromaufwärts des NOx-Speicherkatalysators 15 angeordneten Lambdasonde 16 angekommen ist. Das Luft-/Kraftstoffgemisch wird angesaugt, verdichtet, gezündet und ausgestoßen. Als Abgaslaufzeit tAbg ist die Zeit bezeichnet, die das Abgas braucht, um vom geöffneten Auslassventil zu der Lambdasonde 16 zu gelan­ gen. Die Gastransportzeit tGas beinhaltet also den kompletten Ladungswechselvorgang und die Abgaslaufzeit tAbg.
In der unteren Hälfte der Fig. 4 ist noch einmal der Verlauf des Lambdasollwertes LAM_SOLL dargestellt, der zum Zeitpunkt t0 sprungartig verändert wird (beispielsweise vom Wert 1,4 auf den Wert 0,8).
Der Zeitpunkt t0 des Sollwertsprunges ist aus der Steuerungseinrichtung bekannt (aus der Anforderung einer Regene­ rationsphase) und diejenige Zeit, nach der das Abgas aufgrund dieses Luftzahlsprunges an der Lambdasonde angekom­ men ist, wird wie folgt berechnet:
Für eine 6-Zylinderbrennkraftmaschine mit 120° Kurbelwellensegmenten gilt für die Gastransportzeit tGas:
mit
TN Segmentzeit (Zeit, innnerhalb derer sich die Kurbelwelle um 120° dreht)
EBW Einspritzbeginnwinkel
tAbg Abgaslaufzeit.
Für die Abgaslaufzeit tAbg gilt:
mit
LM Luftmasse (mittels des Luftmassenmessers erfasst)
K Faktor = f(LM[kg/h].
Für jeden Wert der Luftmasse LM in [kg/h] ist in einem Kennfeld KF1 ein Faktor K zugeordnet.
Für die Abgaslaufzeit ergibt sich unter Berücksichtigung des Volumens des Abgassystems vom Auslassventil bis zur Lambdasonde:
mit
V_Abg_Sys Volumen des Abgassystems (Abgastrakt vom Auslassventil bis zum Ort der Lambdasonde),
p_Abg Druck im Abgassystem
R_Abg spez. Gaskonstante
T_Abg Temperatur des Abgases
M_Abg Masse, proportional zu LM [mg/Hub].
Die entsprechend der oben angegebenen Beziehungen berechnete Gastransportzeit tGas ist von der Alterung unabhän­ gig. Die gesamte Totzeit Ttot bezogen auf den Lambda-Sollwert LAM_SOLL setzt sich aus dieser Gastransportzeit TGas vom Saugsystem bis zur Sondenposition im Abgastrakt und aus der sondeneigenen Totzeit tSonde zusammen. Da die son­ deneigene Totzeit tSonde nicht unmittelbar ermittelt werden kann, wird die gesamte Totzeit tTot gemessen. Hierzu wird die Zeit ermittelt, innerhalb derer das Sondensignal LAM_vor_Kat ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges, der aus der Steuerungseinrichtung bekannt ist (Zeitpunkt Beginn und Ende der Regenerationsphase) einen vorgegebenen Schwellenwert SW1 erreicht. Der Schwellenwert SW1 wird experimentell ermittelt und ist in der Speichereinrichtung 21 abgelegt.
Anschließend wird von dieser gesamten Totzeit (tTot) die nach den oben angegebenen Gleichungen berechnete Gas­ transportzeit tGas abgezogen. Dadurch erhält man den Wert für die sondeneigene Totzeit tSonde. Vergrößert sich die ermit­ telte sondeneigene Totzeit tSonde signifikant, so ist das auf eine Alterung der Lambdasonde zurückzuführen.
Die sondeneigene Totzeit tSonde wird deshalb mit einem Schwellenwert SW2 verglichen, der für eine korrekt arbei­ tende Lambdasonde festgelegt und ebenfalls in der Steuerungseinrichtung 21 abgelegt ist. Überschreitet die sondenei­ gene Totzeit tSonde diesen Schwellenwert SW2, so ist die Lambdasonde zu träge und sie wird hinsichtlich ihres Zeitver­ haltens als nicht funktionstüchtig eingestuft. In diesem Fall kann das Ergebnis der Diagnose dem Fahrzeugführer unmit­ telbar angezeigt werden. Es ist aber auch möglich, eine statistische Auswertung mehrerer aufeinanderfolgender Überprü­ fungsroutinen zu machen und einen Fehler erst dann anzuzeigen und/oder in einen Fehlerspeicher einzuschreiben, wenn eine vorgegebene Anzahl von negativen Ergebnissen vorliegt.

Claims (5)

1. Verfahren zum Überprüfen der Funktionsfähigkeit einer im Abgastrakt einer zumindest teilweise mit Luftüber­ schuß betriebenen Brennkraftmaschine angeordneten Lambdasonde durch Auswerten des zeitlichen Verhaltens des Ausgangssignals der Lambdasonde, wobei zum Regenerieren eines im Abgastrakt der Brennkraftmaschine ange­ ordneten Speicherkatalysators zu Beginn und zu Ende der Regenerierungsphase ein Sollwert für die Luftzahl sprungartig verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Gastransportzeit (tGas) berechnet wird, die das Abgas der Brennkraftmaschine (10) benötigt, um vom Ort der Einspritzung von Kraftstoff in den Ansaugtrakt (11) zu der Lambdasonde (16) zu gelangen,
eine gesamte Totzeit (tTot) gemessen wird, innerhalb derer das Sondensignal (LAM_vor_KAT) der Lambda­ sonde (16) ausgehend vom Beginn eines Lambdasollwertsprunges einen vorgegebenen Schwellenwert (SW1) erreicht,
die Differenz zwischen der Gastransportzeit (tGas) und der gesamten Totzeit (tTot) gebildet wird,
als Differenz die sondeneigene Totzeit (tSonde) erhalten wird und diese Differenz mit einem Schwellenwert (SW2) verglichen wird und
in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches die Lambdasonde (16) hinsichtlich ihrer zeitlichen An­ sprechcharakteristik beurteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gastransportzeit (tGas) berechnet wird aus einem Term, der den Einspritzbeginnwinkel (EBW) und die Segmentzeit (TN) als die Zeit, innnerhalb derer sich die Kur­ belwelle um 720° geteilt durch die Zylinderzahl der Brennkraftmaschine dreht und aus einem Term, der eine Ab­ gaslaufzeit (tAbg) beinhaltet, die das Abgas benötigt, um von einem Auslassventil zum Ort der Lambdasonde (16) zu gelangen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gastransportzeit (tGas) für eine 6-Zylinderbrenn­ kraftmaschine berechnet wird zu
mit
TN Segmentzeit (Zeit, innnerhalb derer sich die Kurbelwelle um 120° dreht)
EBW Einspritzbeginnwinkel
tAbg Abgaslaufzeit
und
mit
LM Luftmasse im Ansaugtrakt
K Faktor = f(LM[kg/h].
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Faktor (K) abhängig vom Wert der Luftmasse (LM) in einem Kennfeld (KF1) einer Speichereinrichtung (21) abgelegt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenwerte (SW1, SW2) experimentell be­ stimmt werden und in einer Speichereinrichtung (21) abgelegt sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006048689B4 (de) * 2006-10-10 2009-06-04 Karle & Fuhrmann Marine & Industrie Reparatur Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren, insbsondere Schiffsdieselmotoren

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10034874B4 (de) * 2000-07-18 2004-01-22 Siemens Ag Verfahren zum Adaptieren einer NOx-Rohkonzentration
DE10244125B4 (de) * 2002-09-23 2008-01-31 Siemens Ag Verfahren zur Bewertung des Zeitverhaltens eines NOx-Sensors
DE60312298T2 (de) * 2003-01-13 2007-11-08 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Fehlererkennungsvorrichtung einer Lambdasonde
DE102005024872A1 (de) 2005-05-31 2006-12-14 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Sauerstoffspeicherkapazität des Abgaskatalysators einer Brennkraftmaschine und Verfahren und Vorrichtung zum Ermitteln einer Dynamik-Zeitdauer für Abgassonden einer Brennkraftmaschine

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4333412A1 (de) * 1993-09-30 1995-04-13 Siemens Ag Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Lambdasonden
EP0616119B1 (de) * 1993-03-15 1997-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überprüfung von Lambdasonden

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0616119B1 (de) * 1993-03-15 1997-06-18 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur Überprüfung von Lambdasonden
DE4333412A1 (de) * 1993-09-30 1995-04-13 Siemens Ag Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Lambdasonden

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006048689B4 (de) * 2006-10-10 2009-06-04 Karle & Fuhrmann Marine & Industrie Reparatur Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung des Stickoxidausstoßes von Verbrennungsmotoren, insbsondere Schiffsdieselmotoren

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