EP0616119A1 - Verfahren zur Überprüfung von Lambdasonden - Google Patents

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EP0616119A1
EP0616119A1 EP93104163A EP93104163A EP0616119A1 EP 0616119 A1 EP0616119 A1 EP 0616119A1 EP 93104163 A EP93104163 A EP 93104163A EP 93104163 A EP93104163 A EP 93104163A EP 0616119 A1 EP0616119 A1 EP 0616119A1
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lean
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probe
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1474—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method by detecting the commutation time of the sensor

Definitions

  • the invention relates to a method for checking the functionality of lambda probes, in which the switching times of the lambda probe are measured.
  • pollutant emissions can be reduced by catalytic aftertreatment.
  • the catalytic after-treatment requires a certain composition of the exhaust gas, a so-called stoichiometric mixture.
  • a mixture control by means of a so-called lambda probe is used for this, by means of which the mixture composition is periodically regulated within narrow limits around the setpoint.
  • the probes can become defective in the course of operation, the mixture composition is subsequently incorrectly regulated, the exhaust gases are no longer properly detoxified and even the catalyst is damaged in the long run.
  • the object of the present invention is therefore to specify a method which allows the dynamic functionality of the lambda probe to be checked reliably.
  • the limit values depend on the operating point of the internal combustion engine and are therefore taken from a map, for example depending on the intake air and the speed of the internal combustion engine. To check the switching times, it is necessary for the internal combustion engine to be in an approximately stationary operating state during the test cycle. In this state, however, the test is then possible without interfering with the lambda control.
  • the lambda sensor outputs a higher voltage value for a rich mixture than for a lean mixture.
  • the method according to the invention also works in an analogous manner with lambda sensors that have an opposite voltage / mixture assignment.
  • a reference value is determined from the switching times of the lambda probe; here, in the exemplary embodiment, a plurality of switching times are added up, with a separate evaluation of the switching times from rich to lean and takes place from lean to rich, and compared with an assigned limit value.
  • step S1 the switching time TS is measured, which the lambda probe requires for a switch from rich to lean or from lean to rich.
  • the measurement is carried out, for example, with a clocked time counter.
  • the duration counter remains at zero as long as the lambda sensor signal is above the fat threshold. If it drops below the fat threshold, the time counter starts to run. It stops again when the lambda sensor signal has dropped below the lean threshold.
  • the time counter remains at zero as long as the lambda sensor signal is below the lean threshold. If it rises above the lean threshold, the time counter starts to run. It stops again when the lambda probe signal rises above the fat threshold.
  • a predeterminable fraction of the maximum value of the lambda probe signal is defined as the fat and lean threshold. For example, 90% of the maximum value is assumed as the fat threshold and 10% of the maximum value as the lean threshold. Instead of the last measured individual maximum value or minimum value, the value determined by means of a sliding averaging from the respective last actually measured values can also be used.
  • step S2 the switching process is checked for reversal points.
  • a reversal point occurs when the lambda sensor signal, which is actually steadily decreasing, suddenly becomes larger again in the switching process from rich to lean, or in the switching process from lean to rich, the lambda sensor signal, which is actually steadily increasing, suddenly becomes smaller again. If such a reversal point is recognized, this switching time is not used for evaluation.
  • step S3 it is checked whether the internal combustion engine is in an approximately stationary state, i.e. whether the load and speed have not changed significantly since the last switching time measurement. If there is no such approximately stationary state, the switching time is also not used for evaluation.
  • step S5 the currently determined switching time TS is added to the total SFM of the switching times already determined. Then, in step S6, the switching time limit value FMG is read out from a map as a function of, for example, the air mass sucked in and the speed of the internal combustion engine and is added to the sum SFMG of the limit values already read out.
  • the counter ZF which indicates the number of changes from rich to lean, is increased by one.
  • method step S8 it is checked whether the value of the counter ZF is smaller than a predefinable trigger value ZFA, which determines the size of the test cycle. If this is the case, the process branches back to the beginning of the procedure. However, if the value is equal to or greater than the trigger value, a check is carried out in method step S14 as to whether the sum of the switching times SFM determined from rich to lean is less than the limit value SFMG. If this is the case, it is indicated in method step S16 that the lambda probe is OK. If the total value SFM determined is equal to or greater than that Limit value SFMG, it is indicated in method step S15 that the lambda probe is defective. In both cases, the counters and summands are reset in method step S17 and then, if the lambda probe is to be checked again, the method is returned to the beginning of the method.
  • a predefinable trigger value ZFA which determines the size of the test cycle.
  • step S9 the currently determined switching time TS is added to the sum SMF of the switching times already determined.
  • step S10 the switching time limit value MFG is read out again from a map as a function of the current operating conditions of the internal combustion engine (for example on the basis of the intake air mass and the current speed) and added to the sum SMFG of the limit values already read out.
  • step S11 the counter ZM, which indicates the number of changes from rich to lean, is increased by one.
  • step S12 it is checked whether the value of the counter ZM is less than a trigger value ZMA. If this is the case, the process is returned to the beginning of the procedure. If, however, the value is equal to or greater than the triggering value, it is checked in method step S13 whether the sum of the determined switching times SMF from lean to rich is less than the limit value SMFG. If this is the case, as already described above, step S16 indicates that the lambda probe is OK. If, however, the total value is equal to or greater than the limit value, it is indicated in method step S15 that the lambda probe is defective, as also described above is. If the lambda probe is defective, any existing catalyst efficiency check is blocked.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der dynamischen Funktionsfähigkeit von Lambdasonden, bei dem die Schaltzeiten der Lambdasonde von fett nach mager und von mager nach fett gemessen und mit betriebspunktabhängigen Grenzwerten verglichen werden. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit von Lambdasonden, bei dem die Schaltzeiten der Lambdasonde gemessen werden.
  • Bei Brennkraftmaschinen können die Schadstoffemissionen durch katalytische Nachbehandlung vermindert werden.
  • Die katalytische Nachbehandlung setzt eine bestimmte Zusammensetzung des Abgases voraus, ein sogenanntes stöchiometrisches Gemisch. Hierzu dient eine Gemischregelung mittels einer sogenannten Lambdasonde, durch die die Gemischzusammensetzung periodisch in engen Grenzen um den Sollwert reguliert wird. Diese Sonde gibt dazu bei fettem Kraftstoff-/Luftgemisch eine große Spannung (die Fettspannung) und bei magerem Kraftstoff-/Luftgemisch eine kleine Spannung ab; dazwischen liegt ein Spannungssprung , der für λ = 1 charakteristisch ist.
  • Die Sonden können im Laufe des Betriebes defekt werden, die Gemischzusammensetzung wird in Folge falsch geregelt, die Abgase werden nicht mehr korrekt entgiftet und auf Dauer wird dann sogar der Katalysator beschädigt.
  • Es ist deswegen notwendig, die Funktionsfähigkeit der Lambdasonde zu überwachen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren anzugeben, das es gestattet, die dynamische Funktionsfähigkeit der Lambdasonde zuverlässig zu überprüfen.
  • Gelöst wird dies, indem die Schaltzeiten gemessen werden, innerhalb derer die Lambdasonde im Rahmen ihrer Sprungfunktion vom hohen Spannungswert, der ein fettes Gemisch anzeigt (Fettspannung) auf einen niederen Spannungswert, der ein mageres Gemisch anzeigt (Magerspannung) umschaltet. Es werden auch die Schaltzeiten für den umgekehrten Sprung von "Mager" nach "Fett" gemessen. Die Größe dieser Schaltzeiten ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit der Lambdasonde.
    Liegen die Schaltzeiten oberhalb eines zuvor am Prüfstand mittels korrekter Lambdasonden ermittelten Grenzwertes oder entsprechen sie diesem Grenzwert, ist die Lambdasonde defekt. Liegen die Schaltzeiten unterhalb des Grenzwertes, so funktioniert die Lambdasonde korrekt. Die Grenzwerte sind abhängig vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine und werden deshalb beispielsweise in Abhängigkeit von der angesaugten Luft und der Drehzahl der Brennkraftmaschine einem Kennfeld entnommen.
    Zur Überprüfung der Schaltzeiten ist es notwendig, daß sich die Brennkraftmaschine während des Prüfzykluses in einem annähernd stationären Betriebszustand befindet. In diesem Zustand ist die Prüfung aber dann möglich, ohne in die Lambda-Regelung störend einzugreifen.
  • Das Verfahren wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Die Zeichnung zeigt schematisch den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird angenommen, daß die Lambdasonde bei einem fettem Gemisch einen höheren Spannungswert ausgibt als bei einem mageren Gemisch.
    Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert in analoger Weise auch bei Lambdasonden, die eine entgegengesetzte Spannungs- / Gemischzuordnung aufweisen.
  • Erfindungsgemäß wird aus den Schaltzeiten der Lambdasonde ein Bezugswert (BW) ermittelt, hier im Ausführungsbeispiel werden dazu mehrere Schaltzeiten aufsummiert, wobei eine getrennte Auswertung der Schaltzeiten von Fett nach Mager und von Mager nach Fett erfolgt, und mit einem zugeordneten Grenzwert verglichen.
  • Im Verfahrensschritt S1 wird die Schaltzeit TS gemessen, die die Lambdasonde für eine Umschaltung von fett nach mager oder von mager nach fett benötigt.
    Die Messung erfolgt beispielsweise mit einem getakteten Zeitzähler. Bei der Umschaltung von fett nach mager bleibt der Zeitdauerzähler auf Null, solange sich das Lambdasondensignal oberhalb der Fettschwelle befindet.
    Sinkt es unter die Fettschwelle, so beginnt der Zeitzähler zu laufen. Er stoppt wieder, wenn das Lambdasondensignal unter die Magerschwelle abgefallen ist.
    Bei der Umschaltung von mager nach fett bleibt der Zeitdauerzähler auf Null solange sich das Lambdasondensignal unterhalb der Magerschwelle befindet.
    Steigt es über die Magerschwelle, so beginnt der Zeitzähler zu laufen. Er stoppt wieder, wenn das Lambdasondensignal über die Fettschwelle steigt. Als Fett- und Magerschwelle wird ein vorgebbarer Bruchteil des Maximalwerts des Lambdasondensignals definiert. Es wird beispielsweise als Fettschwelle 90% des Maximalwerts und als Magerschwelle 10% des Maximalwerts angenommen. Statt des letzten gemessenen einzelnen Maximalwerts beziehungsweise Minimalwerts kann dabei auch der über eine gleitende Mittelung aus den jeweiligen letzten tatsächlich gemessenen Werten ermittelte Wert verwendet werden.
  • Wie im Verfahrensschritt S2 angedeutet ist, wird der Umschaltvorgang auf Umkehrpunkte kontrolliert. Ein Umkehrpunkt tritt auf, wenn im Schaltvorgang von fett nach mager das eigentlich stetig kleiner werdende Lambdasondensignal plötzlich wieder größer wird oder im Schaltvorgang von mager nach fett, das eigentlich stetig größer werdende Lambdasondensignal plötzlich wieder kleiner wird. Wird so ein Umkehrpunkt erkannt, wird diese Schaltzeit nicht zur Auswertung herangezogen.
  • Im Verfahrensschritt S3 wird kontrolliert, ob sich die Brennkraftmaschine in einem annähernd stationären Zustand befindet, d.h. ob sich Last und Drehzahl seit der letzten Schaltzeitmessung nicht erheblich geändert haben. Liegt kein solch annähernd stationärer Zustand vor, so wird die Schaltzeit ebenfalls nicht zur Auswertung herangezogen.
  • Liegt aber ein annähernd stationärer Zustand vor, so wird im Verfahrensschritt S4 geprüft, ob die Sonde von fett nach mager schaltet und dann weiter nach S5 verzweigt, oder ob die Sonde von mager nach fett schaltet und dann weiter nach S9 verzweigt.
  • Im Verfahrensschritt S5 wird die aktuell ermittelte Schaltzeit TS zur Summe SFM der bisher schon ermittelten Schaltzeiten hinzugezählt.
    Dann wird im Verfahrensschritt S6 aus einem Kennfeld in Abhängigkeit beispielsweise von der angesauten Luftmasse und der Drehzahl der Brennkraftmaschine der Schaltzeitengrenzwert FMG ausgelesen und zur Summe SFMG der bisher schon ausgelesenen Grenzwerte hinzugezählt.
  • Im Verfahrensschritt S7 wird der Zähler ZF, der die Zahl der Umschaltungen von fett nach mager angibt, um eins erhöht.
  • Im Verfahrensschritt S8 wird geprüft, ob der Wert des Zählers ZF kleiner ist, als ein vorgebbarer Auslösewert ZFA, der die Größe des Prüfzykluses festlegt. Ist dies der Fall, wird wieder zum Anfang des Verfahrens verzweigt. Ist der Wert aber gleich oder größer als der Auslösewert, wird im Verfahrensschritt S14 geprüft, ob die Summe der ermittelten Schaltzeiten SFM von fett nach mager kleiner als der Grenzwert SFMG ist. Ist dies der Fall, wird im Verfahrensschritt S16 angezeigt, daß die Lambdasonde in Ordnung ist. Ist der ermittelte Summenwert SFM aber gleich oder größer als der Grenzwert SFMG, so wird im Verfahrensschritt S15 angezeigt, daß die Lambdasonde defekt ist.
    In beiden Fällen werden im Verfahrensschritt S17 die Zähler und Summanden zurückgesetzt und dann wird, sofern eine erneute Überprüfung der Lambdasonde stattfinden soll, zum Anfang des Verfahrens zurückgekehrt.
  • Wird dagegen im Verfahrensschritt S4 erkannt, daß die Sonde von mager nach fett schaltet, dann wird weiter nach S9 verzweigt.
  • Im Verfahrensschritt S9 wird die aktuell ermittelte Schaltzeit TS zur Summe SMF der bisher schon ermittelten Schaltzeiten hinzugezählt.
    Dann wird im Verfahrensschritt S10 aus einem Kennfeld wieder in Abhängigkeit von den aktuellen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine (beispielsweise anhand der angesaugten Luftmasse und der aktuellen Drehzahl) der Schaltzeitengrenzwert MFG ausgelesen und zur Summe SMFG der bisher schon ausgelesenen Grenzwerte hinzugezählt.
  • Im Verfahrensschritt S11 wird der Zähler ZM, der die Zahl der Umschaltungen von fett nach mager angibt, um eins erhöht.
  • Im Verfahrensschritt S12 wird geprüft, ob der Wert des Zählers ZM kleiner als ein Auslösewert ZMA ist. Ist dies der Fall, wird wieder zum Anfang des Verfahrens zurückgegangen. Ist der Wert aber gleich oder größer als der Auslösewert, wird im Verfahrensschritt S13 geprüft, ob die Summe der ermittelten Schaltzeiten SMF von mager nach fett kleiner als der Grenzwert SMFG ist. Ist dies der Fall wird, wie schon weiter oben beschrieben, im Verfahrensschritt S16 angezeigt, daß die Lambdasonde in Ordnung ist. Ist der Summenwert aber gleich oder größer als der Grenzwert wird, wie ebenfalls weiter oben schon beschrieben, im Verfahrensschritt S15 angezeigt, daß die Lambdasonde defekt ist.
    Bei defekter Lambdasonde wird außerdem eine eventuell vorhandene Katalysatorwirkungsgradüberprüfung gesperrt.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Überprüfung von Lambdasonden
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei Arbeitsbedingungen des Lambdaregelkreises ein Bezugswert (BW) ermittelt wird aus der Größe der Schaltzeiten (TS), in der das Sondensignal sich von einem Fettwert auf einen Magerwert oder von einem Magerwert auf einen Fettwert ändert und die Sonde als korrekt arbeitend eingestuft wird, wenn der Bezugswert (BW) kleiner als ein zugeordneter Grenzwert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Sondenüberprüfung nur durchgeführt wird, wenn sich die Brennkraftmaschine in einem nahezu stationären Betriebsbereich befindet.
  3. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß eine Schaltzeit (TS) nur berücksichtigt wird, wenn der Verlauf des Sondensignals keine Umkehrpunkte während des Schaltvorgangs aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltzeiten (TS) einer Mittelung unterzogen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zur Bildung des Bezugswerts (BW) eine vorgebbare Anzahl von Schaltzeiten (TS) aufsummiert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Grenzwert betriebspunktabhängig einem Kennfeld beispielsweise in Abhängigkeit von angesaugter Luftmasse und Drehzahl der Brennkraftmaschine entnommen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Schaltzeiten von Fett nach Mager und von Mager nach Fett getrennt ermittelt werden und daraus gesonderte Bezugswerte gebildet und diese mit gesonderten Grenzwerten verglichen werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Fettwert der Wert verwendet wird, bei dem das Sondensignal einen vorgebbaren ersten Bruchteil seines Maximalwertes aufweist und als Magerwert der Wert verwendet wird, bei dem das Sondensignal einen vorgebbaren zweiten Bruchteil seines Maximalwertes aufweist.
  9. Verfahren nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet,
    daß als Fettwert der Wert verwendet wird, bei dem das Sondensignal einen vorgebbaren ersten Bruchteil und als Magerwert der Wert verwendet wird, bei dem das Sondensignal einen zweiten Bruchteil des Wertes aufweist, der sich durch eine gleitende Mittelung der zuletzt gemessenen Maximalwerte ergibt.
EP93104163A 1993-03-15 1993-03-15 Verfahren zur Überprüfung von Lambdasonden Expired - Lifetime EP0616119B1 (de)

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DE59306790T DE59306790D1 (de) 1993-03-15 1993-03-15 Verfahren zur Überprüfung von Lambdasonden
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