WO2012175242A1 - Verfahren zum abgleich einer kennlinie eines sensorelements - Google Patents

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    • F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
    • F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off

Definitions

  • Lambda probes in particular broadband lambda probes, can be used, for example, in the
  • Broadband lambda probe for example, from a pumping current, in particular by means of a characteristic curve, be closed to an oxygen content of an exhaust gas. From production-related variations and by aging effects has in the
  • each manufactured sensor element an individual characteristic, in particular with an individual proportionality factor, wherein the characteristic can change, for example, by aging.
  • the characteristic curve for detecting the proportion of the gas component for all sensor elements and during the entire operating time of the sensor element at least one adjustment is generally provided.
  • Broadband lambda probes are particularly in the steepness of the curve
  • DE 10 2008 044 310 A1 provides a method for detecting the composition of a gas mixture, in particular by means of a broadband lambda probe. wherein the broadband lambda probe comprises at least one heating element.
  • the setpoint temperature of the heating element is modulated during the operation of the gas probe and that from the temperature dependence of the resulting pumping current, preferably from a probe signal, on the
  • Composition of the gas mixture, in particular an exhaust gas is closed.
  • a gas sensor in particular a lambda probe for motor vehicles with internal combustion engines, with a controllable probe heater, by which the gas sensor can be heated to a predeterminable operating temperature, and with an electronic control and evaluation circuit. Due to the control and evaluation circuit, the probe heater can be controlled in predefinable operating phases so that overheating of the gas sensor takes place.
  • the probe in particular the
  • Broadband lambda probe to be regenerated.
  • overrun operation is only available, in particular in the case of automatic vehicles, in short operating times and is sufficient, in particular, when the vehicle is closed
  • Throttle valve not sufficient ventilation of the exhaust tract to remove the HC outgassing from the oil, especially from engine oil. This can be particularly significant in terms of application neutrality in novel fuels which can outgas intensified and / or delayed from the engine oil. It would therefore be desirable, even in gasoline engines, especially without in the
  • a characteristic curvature which is generated for example by electrode overload, especially at high oxygen partial pressure, especially in the context of a
  • Poisoning of a pumping function from a characteristic curve rotation, for example by adding at least one diffusion barrier and / or by production scattering, and a changed static pressure dependence, for example by adding at least one diffusion barrier and / or by manufacturing scattering to be distinguished. Furthermore, it would be desirable to determine compensation values during the lifetime, for example during a trim, with which above
  • Disturbance influences for example, in the control unit, can be deducted.
  • the sensor in particular the lambda probe, which, for example, poisoning by phosphorus or silicon should be specified, in particular in order to avoid extreme aging of the sensor element, for example, the broadband lambda probe, by platinum evaporation in Treasure carving compassion, only if necessary, should be rehashed specifically.
  • a method for balancing a characteristic of a sensor element for detecting an oxygen content in an exhaust gas of an internal combustion engine, and a sensor device which at least largely avoids and / or mitigates the expected disadvantages of known methods and devices.
  • the term "adjustment" can be understood in particular to mean a method step in which, for example, a characteristic curve is calibrated. ⁇ br/> ⁇ br/>
  • the adjustment can in particular be a measurement and / or a determination and / or a documentation and / or a compensation for a deviation of a behavior of a device, in particular the sensor element, to another device, in particular to another sensor element, for example due to
  • the adjustment can in particular include a consideration of the determined deviation.
  • the characteristic can be, for example, an electric current, in particular a pumping current, and / or an electrical voltage depending on the oxygen content.
  • the sensor element may be, for example, a lambda probe, in particular a single-cell lambda probe or a two-line lambda probe or a sensor element having a plurality of cells. Particularly preferably, the sensor element can be a broadband lambda probe.
  • the detection may be, in particular, a direct or indirect measurement. In which
  • Oxygen content may be, for example, an oxygen percentage and / or an oxygen partial pressure.
  • the exhaust gas may in principle be any gas, in particular it may be a gas with
  • the internal combustion engine can be any machine which can be operated by combustion reactions, in particular it can be a motor vehicle, preferably an automobile.
  • the sensor element comprises at least two electrodes and at least one solid electrolyte connecting the electrodes.
  • an electrode may be to act on a component which can be acted upon by an electrical voltage and / or an electric current.
  • the electrodes may, for example, be at least one outer pumping electrode and / or at least one inner pumping electrode and / or at least one reference electrode.
  • the solid electrolyte may in particular be a ceramic solid electrolyte, such as zirconia, in particular yttrium-stabilized zirconia (YSZ) and / or scandium-doped zirconia (ScSZ).
  • the solid electrolyte may preferably be gas-impermeable and / or may ensure ionic transport, for example ionic oxygen transport.
  • the sensor element generates at least one sensor signal.
  • the sensor signal may be any signal generated by physical processes.
  • the sensor signal may preferably be an output signal, for example an electrical current, in particular the pump current or an electrical current, which may be measured as a voltage or another electrical voltage.
  • the sensor signal may preferably be a
  • Act marginal stream By means of the characteristic is from the sensor signal on the
  • Oxygen content closable especially when the total pressure is known.
  • the oxygen partial pressure can be detected directly and, for example, from this and a total pressure, the oxygen content and / or the
  • Oxygen percentage can be determined.
  • At least two signal waveforms of the sensor signal are generated.
  • the generation of the signal profiles of the sensor signal may, for example, be understood to be a measurement and / or a detection and / or a generation as well as a further processing, for example a calculation.
  • a signal curve may in particular be a measured variable as a function of a parameter. The measured variable may preferably be the sensor signal.
  • the waveforms are each checked for the fulfillment of at least one condition.
  • the condition may be, for example, exceeding or falling below a threshold value and / or exceeding or falling below a gradient and / or a curvature of the signal profile.
  • the condition may also include a tolerance range which should be met, for example. at For example, a result can be generated by the fulfillment check.
  • the adjustment is carried out taking into account the signal curves.
  • Consideration can be understood, for example, a change in the slope of the characteristic and / or the course of the characteristic.
  • the consideration can in principle also include measures, for example an increase in temperature of at least one part of the sensor element and / or further measures which, for example, the operation of the sensor element, in particular on the basis of
  • Waveforms can improve.
  • the sensor signal can be recorded at least partially during an overrun operation and / or after-run of the internal combustion engine.
  • the recording of the sensor signal may in this case be understood as meaning, in particular, generation of the sensor signal.
  • an operating mode can be understood, in which the engine is purged with air.
  • an operating mode can be understood, which can be done for example after switching off the ignition in the internal combustion engine, in particular in the motor vehicle.
  • at least a part of the sensor element can be heated and / or cooled, in particular temperature-regulated.
  • the sensor element may preferably be a broadband lambda probe.
  • the broadband lambda probe may in particular comprise two cells, preferably comprising for example three electrodes.
  • the waveforms can be linked in particular in a diagnostic matrix.
  • a diagnostic matrix can represent a combination of individual tests, for example, to a complete output.
  • an individual test may, for example, be understood as the test for the fulfillment of a condition.
  • the total output for example, the characteristic and / or the adjustment of the characteristic and / or a
  • Operating mode for example, a change in temperature of at least a portion of the sensor element include.
  • the diagnostic matrix it is possible, in particular, to combine a plurality of partial checks into one statement, for example, a diagnosis statement, including the comparison.
  • the sensor signal and / or the signal profiles can be subjected to at least a plausibility check.
  • a plausibility check may include the examination of the fulfillment of at least one condition.
  • a plausibility analysis can provide information as to whether the sensor signal and / or the signal characteristic is a measurement error or whether the sensor signal and / or the signal profile are used for a comparison of the characteristic curve,
  • the sensor signal may preferably be an electric current.
  • the electric current may in particular be a pumping current, preferably a limiting current and / or an electrical voltage, which is linked to the pumping current, for example.
  • the signal curves can be generated in particular from the sensor signal.
  • the sensor signal may be, for example, an electric current in
  • Sensor signal may include, for example, a detection of at least one extrema, in particular a maximum value and / or a final value.
  • the sensor signal can be adapted with a fit function to a mathematical model, wherein, for example, at least one fit parameter can be generated, wherein the fit parameter can be used to generate the signal profile.
  • the signal profile may preferably be a function of an extrema and / or a fit parameter of the sensor signal.
  • the waveform can depend on at least one parameter.
  • the parameter may be selected from the group consisting of a time; at least one temperature of at least a part of the sensor element; an applied electrical voltage.
  • the parameter may also include a combination of the mentioned parameters and / or a different physical or chemical quantity.
  • the condition may, for example, be selected from the group consisting of a threshold condition; the presence of constancy and / or linearity and / or curvature; an increase; a decrease.
  • the threshold condition may, in particular, be the fulfillment of the exceeding or undershooting of a
  • the threshold value may be, for example, a Measured value and / or a slope and / or a curvature act.
  • the constancy may be, in particular, a linear course, preferably with a slope of approximately 0.
  • a first waveform may include the sensor signal as a function of time as a parameter.
  • the first signal profile can be detected in particular within a measuring phase, for example within the pushing operation and / or the after-run.
  • the first signal profile can be checked in particular for a first condition.
  • the first condition may include, for example, a threshold condition.
  • the final value may preferably be a value, in particular an electric current, in which the signal course has a linear or approximately linear, in particular flat or approximately flat, course or in such a course of one
  • Failure to comply with the first condition may be indicative of, for example, outgassing of hydrocarbons, such as engine oil, and / or electrode damage.
  • the first signal profile can be detected, in particular, via a plurality of thrust operations and / or multiple overruns. In particular, in this case, extremes, in particular maxima and / or the final value, of the first signal course during the thrust operations and / or the trailing runs can be detected.
  • the extrema may preferably form a second waveform as a function of the time at which the extrema were detected.
  • a slope of the second waveform can be compared with at least one threshold. From a falling below a lower threshold, for example, a slope with a certain negative value, it can be concluded that an electrode defect of at least one of the electrodes.
  • a heating and / or an increase in an operating temperature of at least part of the sensor element can be initiated, for example.
  • the increase and / or regulation of a temperature, in particular an operating temperature, of at least one part of the sensor element can be effected, for example, by at least one heating element.
  • a positive slope of the second signal curve for example, can usually only be plausible if the temperature increases.
  • a third signal curve can be recorded, for example, wherein the third signal curve extrema as a function of a temperature of at least part of the
  • Sensor element may include as a parameter.
  • the extremes may be
  • the temperature of the at least one part of the sensor element can be set and / or adjusted and / or modulated, for example, with a heating element.
  • a heating element for example, the temperature
  • a slope of the third waveform can be compared with at least one threshold.
  • the threshold value is exceeded, in particular during the overrun operation and / or during the overrun of the internal combustion engine, it is possible in particular to conclude that there is an outgassing of hydrocarbons.
  • a further threshold value for the gradient is exceeded, an autonomous adjustment, in particular for the adjustment of the characteristic curve, can be carried out, in particular in the case of a linear increase with a slight slope. From a particularly non-linear increase with small and / or large, in particular not constant, slope can be concluded, for example, on an electrode damage.
  • an electrode defect of at least one of the electrodes can be deduced from the presence of at least two regions with different slopes in the third signal curve.
  • a fourth waveform can be recorded, wherein the fourth waveform may include extrema as a function of voltage as a parameter.
  • the extremes can also be end values.
  • At the electrical voltage it may, for example, be a pumping voltage.
  • a signal curve can be recorded during which the pump voltage is increased.
  • a slope of the fourth waveform can be compared with at least one threshold. When an upper threshold value, in particular for the slope, is exceeded, it is possible to conclude, for example, an electrode defect. Falling below a particular negative threshold may be a non-plausible waveform. A crossing of an upper one
  • Threshold can provide an indication of water in the air.
  • the designations "first" and / or “second” and / or “third” and / or “fourth” serve as pure designations and give no indication of an order and / or, for example, the occurrence of all signal profiles listed by way of example. Thus, for example, only one or any group of several of these waveforms can be detected. Likewise, the method may in particular optionally include a detection of one or more further signal waveforms, which are not mentioned here.
  • the sensor device comprises at least one
  • the sensor element comprises at least two electrodes and at least one solid electrolyte connecting the electrodes.
  • Sensor device further comprises at least one control.
  • the drive is set up to carry out the method according to the invention as described above.
  • the control can be connected, for example via an interface with the sensor element.
  • the control can also be fully or partially integrated into the sensor element.
  • the control can for example also be completely or partially integrated in other components, for example in a plug and / or in a motor control.
  • the control can, for example, at least one
  • the application device may be, for example, a voltage source and / or a current source. Furthermore, the
  • Activation optionally comprise a measuring device, for example a voltage measuring device and / or a current measuring device.
  • the control can optionally include, for example, an evaluation device, for example a data processing device.
  • the drive may comprise at least one signal generator.
  • the control can also be optional at least one controller, for example, at least one lock-in regulator include.
  • the sensor element alternatively or additionally, at least one
  • heating element and / or at least one temperature sensor may be configured to control and / or adjust at least a portion of the sensor element to a predetermined temperature or to modulate the temperature.
  • the sensor element for example, the above description and / or Robert Bosch GmbH: sensors in the motor vehicle, 1. Edition 2010, pages 160-165.
  • the method according to the invention and the device according to the invention can have a multiplicity of advantages over known methods and devices. For example, in particular, together with the known diagnoses, a curvature and / or slope of a temperature dependence of the sensor signal and / or the waveform, which may indicate, for example, an electrode overload, to a complete analysis and / or to a necessary compensation
  • the diagnostic matrix can be used, which can serve, for example, to combine various individual tests, for example comprising different signal waveforms, for example the first signal waveform and / or the second waveform and / or the third waveform and / or the fourth waveform, to form an overall message, and /or one
  • an absolute accuracy of the sensor element, in particular a probe, preferably in the gasoline engine, for example, ⁇ 12% to ⁇ 2% can be increased.
  • a probe preferably in the gasoline engine, for example, ⁇ 12% to ⁇ 2%
  • Electrode failure can be selectively eliminated by poisoning, in particular without permanently damaging the sensor element, for example by a temporary or permanent increase in the temperature of at least a portion of the sensor element.
  • Figure 1 shows an embodiment of a sensor device according to the invention
  • Figure 2 is an illustration of a sensor signal as a function of time
  • FIG. 3 shows a representation of three second signal waveforms, which the sensor signal as
  • Sensor signal as a function of temperature as a parameter include;
  • FIG. 5 shows a representation of a fourth signal profile, which extremes of a
  • Sensor signal as a function of voltage as a parameter includes.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a sensor device 110 according to the invention.
  • the sensor device 1 10 includes at least one sensor element 1 12 for detecting an oxygen content in an exhaust gas 1 14 of an internal combustion engine.
  • the sensor element 1 12 comprises at least two electrodes 16 and at least one solid electrolyte 1 18 connecting the electrodes 16.
  • the electrodes 16 may preferably be an external electrode 120 and / or an internal electrode 122 and / or a reference electrode 124 ,
  • the sensor device 1 10 further comprises at least one control 126.
  • the control 126 is set up to the method according to the invention for the adjustment of a characteristic of the sensor element 1 12 for detecting an oxygen content in an exhaust gas 1 14 a
  • the control 126 can be connected to the sensor element 1 12, for example, via an interface 128.
  • the control 126 can, however, also be completely or partially integrated into the sensor element 12.
  • the control 126 may, for example, also be completely or partially integrated in other components, for example in a plug and / or in a
  • the control 126 may, for example, at least one
  • Impact device include, to the electrodes 1 16, in particular the outer electrode 120 and / or the inner electrode 122 and / or the reference electrode 124th and / or to apply a further electrode 1 16 with current and / or voltage.
  • the application device may be, for example, a voltage source and / or a current source.
  • the loading device may in particular comprise electrical lines.
  • the control 126 may optionally comprise at least one measuring device, for example at least one
  • control 126 may optionally include, for example, at least one evaluation device, for example at least one data processing device.
  • the driver 126 may include at least one signal generator.
  • the control 126 can also optionally comprise at least one controller, for example at least one lock-in controller.
  • Figure 1 is in particular a
  • the inventive method can, however, in principle also with sensor elements 1 12, as they are known from the prior art, are performed.
  • the reference electrode 124 may in particular be in communication with a reference gas space 130.
  • the inner electrode 122 in particular an inner pumping electrode, can in particular be connected to a cavity 132 and / or be acted upon via at least one diffusion barrier 134 with the exhaust gas 1 14.
  • the electrodes 16, in particular the outer electrode 120 and the inner electrode 122 can be connected, for example, via the solid electrolyte 118, in particular ionically.
  • the sensor element 1 12 may further comprise at least one heating element 136, for example, for increasing and / or decreasing and / or regulating a temperature of at least a portion of the sensor element 1 12.
  • Internal combustion engine as exemplified in Figures 2, 3, 4, 5, generates the sensor element 1 12 at least one sensor signal 138.
  • the characteristic from the sensor signal 138 can be concluded that the oxygen content.
  • at least two signal curves 140 of the sensor signal 138 are produced.
  • signal curves 140 Possible embodiments of signal curves 140 are shown in FIGS. 2 to 5.
  • the illustrated waveforms 140 may in the invention
  • the waveforms 140 are each checked for the fulfillment of at least one condition. The adjustment is performed taking into account the waveforms 140.
  • the Sensor signal 138 at least partially recorded during a coasting operation and / or a wake of the internal combustion engine.
  • Sensor element 12 can in particular be a broadband lambda probe.
  • the waveforms 140 may be linked in a diagnostic matrix.
  • Sensor signal 138 may, for example, an output signal, in particular a
  • Output voltage and / or a pumping current include.
  • the sensor signal 138, in particular the output voltage, of the sensor element 12, in particular of the broadband lambda probe, can be used, for example, at different heating states, in particular starting from a temperature of 780 ° C. during normal operation.
  • Diffusion barrier 134 and the time evaluated and with the diagnostic matrix, which may include, for example, a scheme, preferably a Ausnesschema, interpreted.
  • Waveforms 140 are subjected to at least one plausibility check.
  • the sensor signal 138 may particularly preferably be an electric current, in particular a pumping current, preferably a limiting current and / or an electrical voltage, which is linked to the pumping current, for example.
  • the signal curves 140 can be generated from the sensor signal 138 and the signal curve 140 can in particular depend on at least one parameter.
  • the parameter may be selected from the group consisting of a time; at least one temperature of at least a part of the sensor element 1 12; an applied electrical voltage, in particular a pumping voltage and / or another physical or chemical measured variable.
  • the condition may, for example, be selected from the group consisting of at least one threshold condition; the presence of constancy and / or linearity and / or curvature; an increase; a decrease.
  • a first waveform 142 such as shown in FIG. 2, may include the sensor signal 138 as a function of time t as a parameter.
  • FIG. 2 shows, by way of example, in particular a time profile, in particular the first signal profile 142, within a measuring phase, in particular of the pushing operation.
  • first as well as further numbering
  • Designations serve as pure designations and do not give information about an order or a closed enumeration. In principle, several
  • Waveforms 140 may be present. In various embodiments of the method according to the invention, one or more of the signal waveforms shown 140 may alternatively or additionally also be partially replaced by other signal curves 140 (not shown here).
  • the first waveform 142 may be checked for a first condition.
  • the first condition may include, for example, a threshold condition. A slope of the first
  • Waveform 142 in at least one extremum 144 of the first waveform 142 may be compared to at least one threshold, for example, to determine whether the first waveform 142 during the
  • Push operation and / or the caster reaches a final value 146.
  • a final value 146 for example, an end value 146 for a thrust balance is achieved in the first pulse.
  • no end value 146 is reached in the second pulse, and none, by way of example
  • Thrust adjustment performed Shown is a sensor signal 138, in particular the output signal during thrust balance, in the gasoline engine.
  • the slope of the first signal curve 142, in particular in the first pulse, in the extremum 144, in particular in the final value 146, in particular indicates a constancy.
  • An achievable constancy may in particular refer to a possible use of the sensor signal 138, for example the values, for the adjustment according to the invention, in particular for an autonomous
  • Extremum 144 may be an indication of electrode damage, for example.
  • a stronger reheating for example an annealing heating
  • the first signal profile 142 can be detected in particular in this exemplary embodiment over a plurality of thrust operations, wherein extrema 144, in particular maxima and / or the final value 146, in particular of the first signal curve 142, during the thrust operations and / or the wake can be detected.
  • the extrema 144 may form a second waveform 148 as a function of the time T at which the extrema 144 were detected.
  • two second signal curves 148 are shown by way of example.
  • the second signal profile 148 may be averaged over a number of measuring phases, for example over a plurality of thrust operations and / or after-runs.
  • FIG. 3 shows, in particular, a development of the sensor signal 138, in particular of the output signal, over the service life, in particular the service life of the sensor, for example of the sensor element 12.
  • FIG. 3 shows three second signal paths 148 as an example.
  • a slope of the second waveform 148 may be compared to at least one threshold. From a falling below a lower threshold, in particular a negative slope, for example, an electrode defect at least one of the electrodes 1 16 can be closed.
  • An annealing heating and / or an increase in an operating temperature, for example by the heating element 136, of at least part of the sensor element 1 12 can be initiated, for example.
  • the course of the second waveform 148 and the falling below the threshold value is shown in Figure 3 by the reference numeral 150 (electrode defect).
  • An increase in the maximum value, in particular of the extremum 144, in one phase, in particular during the overrun operation or during the overrun, represented by the numeral 152 in FIG. 3, can generally only be plausible in the state after the annealing heating.
  • the generation of the sensor signal 138 and / or the second signal curve 148 should continue until, preferably, a constant is reached and / or the maximum value is exceeded, for example, by a defined factor.
  • the dashed line in FIG. 3 shows by way of example the case of an electrode defect
  • the solid line in particular shows a case of sooting of the diffusion barrier 134.
  • a smaller threshold value as shown in the solid line, in particular with a decrease in the average maximum value over several phases, in particular over several thrust operations or trailing, it is possible to conclude a characteristic curve rotation, in particular by sooting the diffusion barrier 134.
  • the values, in particular the sensor signal 138 can preferably be used for the adjustment according to the invention, in particular for an autonomous adjustment. A slow one
  • Decrease of the second signal curve 148 may in particular be caused by a sooting of the diffusion barrier 134.
  • the signal for a balance in particular for an adjustment of the slope of the curve, can be used.
  • An increase within the second signal curve 148, in particular indicated by the numeral 154 on the thin solid line, is implausible, for example, if in particular no annealing heating
  • a special case can occur, for example, after a first startup or after a workshop reset in the form of a decrease or increase, in which case the first value, for example the first extremum 144 of the sensor signal 138, can be used and the following values, in particular the following extrema 144 of a waveform 140, can be averaged, for example.
  • a third signal waveform 156 can be recorded.
  • the third waveform 156 may include extremes 144 as a function of a temperature of at least a portion of the sensor element 12 as a parameter.
  • FIG. 4 shows in particular three different third signal curves 156 for clarifying a distinction of temperature dependencies.
  • FIG. 4 shows output signals,
  • extrema 144 of the sensor signal 138 as a function of the temperature of the sensor element 1 12 shown.
  • the arrow 158 indicates in particular the
  • Temperature for example, in a normal operation at 780 ° C. For example, from this temperature, a temperature increase, for example to between 850 ° C to 950 ° C, performed. Alternatively or additionally, a
  • a slope of the third waveform 156 may be at least one
  • Threshold are compared.
  • the threshold value is exceeded, in particular during an overrun operation of the internal combustion engine and / or during the overrun, it is possible, for example, to conclude that outgassing of hydrocarbons occurs.
  • the dotted line shows the case that especially still
  • Hydrocarbon share outgassed In the case of the temperature increase, this is associated, for example, by a linear increase with a greater gradient, in particular when an upper threshold value is exceeded.
  • the larger slope can be detected according to the gas diffusion of the large hydrocarbon molecules, in terms of mass and a scattering cross section. This behavior may be specific to the
  • Outgassing be returned from engine oil.
  • the value, in particular the extremum 144 of the sensor signal 138, should not yet be used for the adjustment of the characteristic curve.
  • a linear decrease with a greater slope in particular with a drop below a preferably negative slope, can be observed.
  • Lowering the temperature may thus result in a decrease with a greater amount of negative slope.
  • This can be specific to one Indicate electrode damage. This case can be made plausible, for example via a pump voltage increase, for example as described below.
  • an annealing heating and / or a temperature increase, for example by the heating element 136, can be carried out for a defined time or for the remaining service life of the sensor element 12.
  • the solid line shows a third waveform 156 with a slope of 4% per 100 ° C.
  • This signal curve 140 can in particular at
  • Presence of air for example, in the overrun or in the wake, be detected. From this slope, for example, a decision for a use of the signal for the adjustment of the characteristic can emerge.
  • Temperature decrease a small decrease associated with the corresponding stored in the control unit slope.
  • the slope may in particular be a static temperature dependence, for example of approximately 4% per 100 ° C., for example compensated by a K value determination from a dynamic flow measurement.
  • These values, in particular the associated sensor signal 138, can be used for autonomous adjustment.
  • a fourth signal profile 160 can be recorded in accordance with the method according to the invention, wherein the fourth signal profile 160 can include extremes 144, in particular as a function of an electrical voltage as a parameter.
  • FIG. 4 shows the fourth signal curve 160, in particular a pumping current Ip as a function of
  • this fourth waveform 160 can be detected for example by a pump voltage increase Up + AUp.
  • a decrease in the pumping current when the pumping voltage is increased is generally not plausible.
  • a change in the sensor signal 138 for example, by different operating temperatures, by the control 126, for example a controller, stored slope, for example, a static temperature dependence, be compensated.
  • the slope of the static temperature dependence can be compensated by a K value determination dynamic flow measurement

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Abstract

Es wird ein Verfahren zum Abgleich einer Kennlinie eines Sensorelements (112) zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas (114) einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Das Sensorelement (112) umfasst mindestens zwei Elektroden (116) und mindestens einen die Elektroden (116) verbindenden Festelektrolyten (118). Das Sensorelement (112) generiert mindestens ein Sensorsignal (138). Mittels der Kennlinie aus dem Sensorsignal (138) ist auf den Sauerstoffanteil schließbar. Bei dem Verfahren werden mindestens zwei Signalverläufe des Sensorsignals (138) erzeugt. Die Signalverläufe werden jeweils auf die Erfüllung mindestens einer Bedingung geprüft. Der Abgleich wird unter Berücksichtigung der Signalverläufe durchgeführt.

Description

Beschreibung Titel
Verfahren zum Abgleich einer Kennlinie eines Sensorelements Stand der Technik Aus dem Stand der Technik sind Sensorelemente zur Erfassung mindestens eines Anteils mindestens einer Gaskomponente eines Gases in einem Messgasraum bekannt. Die Erfindung wird im Folgenden, ohne Beschränkung weiterer möglicher Ausgestaltungen, im Wesentlichen unter Bezugnahme auf Sensorelemente in Form von Lambdasonden beschrieben. Solche Lambdasonden sind beispielsweise in Robert Bosch GmbH:
Sensoren im Kraftfahrzeug, 1 . Auflage 2010, Seiten 160-165, beschrieben. Die
Lambdasonden, insbesondere Breitbandlambdasonden, können beispielsweise im
Kraftfahrzeugbereich eingesetzt werden. Insbesondere kann bei einer
Breitbandlambdasonde beispielsweise von einem Pumpstrom, insbesondere mit Hilfe einer Kennlinie, auf einen Sauerstoffgehalt eines Abgases geschlossen werden. Aus fertigungstechnisch bedingten Streuungen sowie durch Alterungseffekte besitzt in der
Regel jedes gefertigte Sensorelement eine individuelle Kennlinie, insbesondere mit einem individuellen Proportionalitätsfaktor, wobei sich die Kennlinie beispielsweise durch Alterung verändern kann. Um dennoch für alle Sensorelemente und während der gesamten Betriebszeit des Sensorelements die gleiche Kennlinie zur Erfassung des Anteils der Gaskomponente zu erhalten, ist in der Regel mindestens ein Abgleich vorgesehen.
Breitbandlambdasonden werden insbesondere in der Steilheit der Kennlinie,
beispielsweise durch Bestimmung der Kennliniensteigung, bei Dieselmotoren in der Regel in einem Schubbetrieb abgeglichen, da in dem Schubbetrieb bei den Motor
durchströmender Luft und ausreichender Spülgasmenge ein fest vorgegebener Wert der Breitbandlambdasonden erreicht werden kann, welcher vorzugsweise ausreichende Konstanz für den Abgleich besitzt. In DE 10 2008 044 310 A1 wird ein Verfahren zur Erkennung der Zusammensetzung eines Gasgemisches, insbesondere mittels einer Breitbandlambdasonde, bereitgestellt, bei dem die Breitbandlambdasonde wenigstens ein Heizelement umfasst. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Solltemperatur des Heizelements während des Betriebs der Gassonde moduliert wird und dass aus der Temperaturabhängigkeit des resultierenden Pumpstroms, vorzugsweise aus einem Sondensignal, auf die
Zusammensetzung des Gasgemisches, insbesondere eines Abgases, geschlossen wird.
Aus DE 10 2006 043 089 A1 ist ein Gassensor, insbesondere eine Lambdasonde für Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotoren, mit einer ansteuerbaren Sondenheizung, durch welche der Gassensor auf eine vorgebbare Betriebstemperatur aufheizbar ist, sowie mit einer elektronischen Regel- und Auswerteschaltung bekannt. Durch die Regel- und Auswerteschaltung kann die Sondenheizung in vorgebbaren Betriebsphasen so ansteuerbar sein, dass eine Überhitzung des Gassensors erfolgt. Beispielsweise kann hierbei durch kurzzeitiges verstärktes Beheizen die Sonde, insbesondere die
Breitbandlambdasonde, regeneriert werden.
Ein Schubbetrieb ist in der Regel nur noch, insbesondere bei Automatikfahrzeugen, in kurzen Betriebszeiten vorhanden und reicht insbesondere bei geschlossener
Drosselklappe nicht für eine ausreichende Durchlüftung des Abgastrakts zur Entfernung der HC-Ausgasungen aus dem Öl, insbesondere aus Motoröl. Dies kann insbesondere hinsichtlich einer Applikationsneutralität bei neuartigen Kraftstoffen bedeutend sein, welche verstärkt und/oder verzögert aus dem Motoröl ausgasen können. Wünschenswert wäre es daher, auch bei Benzinmotoren, insbesondere ohne in die
Drosselklappensteuerung einzugreifen, einen Abgleich durchzuführen, insbesondere durch Erzeugen eines gültigen Schub- oder Nachlaufabgleichsignals. Weiterhin sollte eine Kennlinienkrümmung, welche beispielsweise durch Elektrodenüberlastung, insbesondere bei hohem Sauerstoffpartialdruck, erzeugt wird, insbesondere im Rahmen einer
Vergiftung einer Pumpfunktion, von einer Kennliniendrehung, beispielsweise durch Zusetzen mindestens einer Diffusionsbarriere und/oder durch Fertigungsstreuung, und einer veränderten statischen Druckabhängigkeit, beispielsweise durch Zusetzen mindestens einer Diffusionsbarriere und/oder durch Fertigungsstreuung, zu unterscheiden sein. Weiterhin wäre es wünschenswert, während der Lebensdauer Kompensationswerte, beispielsweise während eines Abgleiche, zu bestimmen, mit welchen obige
Störungseinflüsse, beispielsweise im Steuergerät, herausgerechnet werden können. Weiterhin sollte beispielsweise eine Steuerung und/oder eine zeitliche Begrenzung für eine kurzzeitige Überheizung, insbesondere wie oben beschrieben, des Sensors, insbesondere der Lambdasonde, welche beispielsweise eine Vergiftung durch Phosphor oder Silicium beseitigen soll, vorgegeben werden, insbesondere um eine extreme Alterung des Sensorelements, beispielsweise der Breitbandlambdasonde, durch Platin- Verdampfung im Dauerheizbetrieb zu vermeiden, wobei nur, falls nötig, gezielt nachgeheizt werden sollte.
Offenbarung der Erfindung
Es werden daher ein Verfahren zum Abgleich einer Kennlinie eines Sensorelements zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen sowie eine Sensorvorrichtung, welche die zu erwartenden Nachteile bekannter Verfahren und Vorrichtungen zumindest weitgehend vermeiden und/oder mildern. Unter dem Ausdruck„Abgleich" kann insbesondere ein Verfahrensschritt verstanden werden, bei welchem beispielsweise eine Kennlinie kalibriert wird. Der Abgleich kann insbesondere eine Messung und/oder eine Feststellung und/oder eine Dokumentation und/oder einen Ausgleich einer Abweichung eines Verhaltens einer Vorrichtung, insbesondere des Sensorelements, zu einer anderen Vorrichtung, insbesondere zu einem anderen Sensorelement, beispielsweise aufgrund von
Fertigungsstreuungen und/oder Alterungseffekten, umfassen. Der Abgleich kann insbesondere eine Berücksichtigung der ermittelten Abweichung umfassen. Bei der Kennlinie kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Strom, insbesondere einen Pumpstrom, und/oder eine elektrische Spannung in Abhängigkeit des Sauerstoffanteils handeln. Bei dem Sensorelement kann es sich beispielsweise um eine Lambdasonde, insbesondere um eine einzellige Lambdasonde oder eine zweizeilige Lambdasonde oder ein Sensorelement mit mehreren Zellen, handeln. Besonders bevorzugt kann es sich bei dem Sensorelement um eine Breitbandlambdasonde handeln. Bei der Erfassung kann es sich insbesondere um eine direkte oder indirekte Messung handeln. Bei dem
Sauerstoffanteil kann es sich beispielsweise um einen Sauerstoffprozentsatz und/oder einen Sauerstoffpartialdruck handeln. Bei dem Abgas kann es sich prinzipiell um ein beliebiges Gas handeln, insbesondere kann es sich um ein Gas mit
Verbrennungsrückständen handeln. Bei der Verbrennungskraftmaschine kann es sich prinzipiell um eine beliebige Maschine handeln, welche durch Verbrennungsreaktionen betrieben werden kann, insbesondere kann es sich um ein Kraftfahrzeug, bevorzugt um ein Automobil, handeln.
Das Sensorelement umfasst mindestens zwei Elektroden und mindestens einen die Elektroden verbindenden Festelektrolyten. Bei einer Elektrode kann es sich insbesondere um ein Bauteil handeln, welches mit einer elektrischen Spannung und/oder einem elektrischen Strom beaufschlagt werden kann. Bei den Elektroden kann es sich beispielsweise um mindestens eine äußere Pumpelektrode und/oder mindestens eine innere Pumpelektrode und/oder mindestens eine Referenzelektrode handeln. Bei dem Festelektrolyten kann es sich insbesondere um einen keramischen Festelektrolyt handeln, wie beispielsweise Zirkoniumdioxid, insbesondere Yttrium-stabilisiertes Zirkoniumdioxid (YSZ) und/oder Scandium-dotiertes Zirkoniumdioxid (ScSZ). Der Festelektrolyt kann vorzugsweise gasundurchlässig sein und/oder kann einen ionischen Transport, beispielsweise einen ionischen Sauerstofftransport, gewährleisten.
Das Sensorelement generiert mindestens ein Sensorsignal. Bei dem Sensorsignal kann es sich um ein beliebiges durch physikalische Prozesse generiertes Signal handeln.
Bevorzugt kann es sich bei dem Sensorsignal um ein Ausgangssignal handeln, beispielsweise um einen elektrischen Strom, insbesondere den Pumpstrom oder einen elektrischen Strom, welcher als Spannung gemessen werden kann oder eine andere elektrische Spannung. Bei dem Sensorsignal kann es sich bevorzugt um einen
Grenzstrom handeln. Mittels der Kennlinie ist aus dem Sensorsignal auf den
Sauerstoffanteil schließbar, insbesondere wenn der Gesamtdruck bekannt ist.
Beispielsweise kann der Sauerstoffpartialdruck direkt erfasst werden und beispielsweise aus diesem und einem Gesamtdruck der Sauerstoffanteil und/oder der
Sauerstoffprozentsatz ermittelt werden.
Bei dem Verfahren werden mindestens zwei Signalverläufe des Sensorsignals erzeugt. Unter der Erzeugung der Signalverläufe des Sensorsignals kann beispielsweise eine Messung und/oder eine Erfassung und/oder eine Generierung sowie eine beispielsweise Weiterverarbeitung, beispielsweise eine Berechnung, verstanden werden. Bei einem Signalverlauf kann es sich insbesondere um eine Messgröße in Abhängigkeit eines Parameters handeln. Bei der Messgröße kann es sich bevorzugt um das Sensorsignal handeln.
Die Signalverläufe werden jeweils auf die Erfüllung mindestens einer Bedingung geprüft. Bei der Bedingung kann es sich beispielsweise um Überschreiten oder Unterschreiten eines Schwellwerts und/oder Überschreiten oder Unterschreiten einer Steigung und/oder einer Krümmung des Signalverlaufs handeln. Beispielsweise kann die Bedingung auch einen Toleranzbereich, welcher beispielsweise eingehalten werden sollte, umfassen. Bei der Prüfung der Erfüllung kann beispielsweise ein Ergebnis generiert werden,
insbesondere ein Erfüllen oder ein Nichterfüllen.
Der Abgleich wird unter Berücksichtigung der Signalverläufe durchgeführt. Unter
Berücksichtigung kann beispielsweise eine Veränderung der Steigung der Kennlinie und/oder des Verlaufs der Kennlinie verstanden werden. Die Berücksichtigung kann prinzipiell auch Maßnahmen umfassen, beispielsweise eine Temperaturerhöhung mindestens eines Teils des Sensorelements und/oder weitere Maßnahmen, welche beispielsweise den Betrieb des Sensorelements, insbesondere anhand der
Signalverläufe, verbessern können.
Das Sensorsignal kann zumindest teilweise während eines Schubbetriebs und/oder eines Nachlaufs der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen werden. Unter dem Aufnehmen des Sensorsignals kann hierbei insbesondere eine Generierung des Sensorsignals verstanden werden. Unter einem Schubbetrieb kann beispielsweise ein Betriebsmodus verstanden werden, bei welchem der Motor mit Luft gespült wird. Bei dem Nachlauf kann beispielsweise ein Betriebsmodus verstanden werden, welcher beispielsweise nach Abschalten der Zündung, bei der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere bei dem Kraftfahrzeug, erfolgen kann. Während des Schubbetriebs und/oder des Nachlaufs kann beispielsweise mindestens ein Teil des Sensorelements beheizt und/oder gekühlt, insbesondere temperaturreguliert, werden.
Bei dem Sensorelement kann es sich bevorzugt um eine Breitbandlambdasonde handeln. Die Breitbandlambdasonde kann insbesondere zwei Zellen, bevorzugt beispielsweise drei Elektroden umfassend, aufweisen.
Die Signalverläufe können insbesondere in einer Diagnosematrix verknüpft werden. Eine Diagnosematrix kann insbesondere eine Verknüpfung von Einzeltests, beispielsweise zu einer Gesamtausgabe, darstellen. Unter einem Einzeltest kann hierbei beispielsweise die Prüfung auf die Erfüllung einer Bedingung verstanden werden. Die Gesamtausgabe kann beispielsweise die Kennlinie und/oder den Abgleich der Kennlinie und/oder einen
Betriebsmodus, beispielsweise eine Temperaturänderung mindestens eines Teils des Sensorelements, umfassen. In der Diagnosematrix können insbesondere mehrere Teilprüfungen zu einer Aussage, beispielsweise zu einer Diagnoseaussage, umfassend den Abgleich, zusammengefasst werden. Das Sensorsignal und/oder die Signalverläufe können mindestens einer Plausibilitätsbetrachtung unterworfen werden. Eine Plausibilitätsbetrachtung kann insbesondere die Prüfung der Erfüllung mindestens einer Bedingung umfassen. Eine Plausibilitätsbetrachtung kann insbesondere Aufschluss darüber geben, ob es sich bei dem Sensorsignal und/oder bei dem Signalverlauf um einen Messfehler handelt oder ob das Sensorsignal und/oder der Signalverlauf für einen Abgleich der Kennlinie,
insbesondere für eine Kalibrierung, verwendet werden kann.
Bei dem Sensorsignal kann es sich bevorzugt um einen elektrischen Strom handeln. Bei dem elektrischen Strom kann es sich insbesondere um einen Pumpstrom, bevorzugt einen Grenzstrom und/oder eine elektrische Spannung, welche beispielsweise mit dem Pumpstrom verknüpft ist, handeln.
Die Signalverläufe können insbesondere aus dem Sensorsignal generiert werden. Bei dem Sensorsignal kann es sich beispielsweise um einen elektrischen Strom in
Abhängigkeit einer Zeit handeln. Die Generierung des Signalverlaufs aus dem
Sensorsignal kann beispielsweise eine Erfassung mindestens eines Extremas, insbesondere eines Maximalswerts und/oder eines Endwerts, umfassen. Beispielsweise kann das Sensorsignal mit einer Fitfunktion an ein mathematisches Modell angepasst werden, wobei beispielsweise mindestens ein Fitparameter generiert werden kann, wobei der Fitparameter zur Generierung des Signalverlaufs verwendet werden kann. Bei dem Signalverlauf kann es sich bevorzugt um eine Funktion eines Extremas und/oder eines Fitparameters des Sensorsignals handeln. Der Signalverlauf kann von mindestens einem Parameter abhängen.
Der Parameter kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer Zeit; mindestens einer Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements; einer angelegten elektrischen Spannung. Prinzipiell kann der Parameter auch eine Kombination der genannten Parameter umfassen und/oder eine andere physikalische oder chemische Größe.
Die Bedingung kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer Schwellwertbedingung; dem Vorhandensein einer Konstanz und/oder einer Linearität und/oder einer Krümmung; einer Zunahme; einer Abnahme. Die Schwellwertbedingung kann insbesondere die Erfüllung des Überschreitens oder Unterschreitens eines
Schwellwertes umfassen. Bei dem Schwellwert kann es sich beispielsweise um einen Messwert und/oder eine Steigung und/oder eine Krümmung handeln. Bei der Konstanz kann es sich insbesondere um einen linearen Verlauf, bevorzugt mit einer Steigung von ungefähr 0, handeln. Ein erster Signalverlauf kann beispielsweise das Sensorsignal als Funktion der Zeit als Parameter umfassen. Der erste Signalverlauf kann insbesondere innerhalb einer Messphase, beispielsweise innerhalb des Schubbetriebs und/oder des Nachlaufs erfasst werden. Der erste Signalverlauf kann insbesondere auf eine erste Bedingung überprüft werden. Die erste Bedingung kann beispielsweise eine Schwellwertbedingung umfassen.
Beispielsweise kann die Steigung des ersten Signalverlaufs in mindestens einem
Extremum des ersten Signalverlaufs mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden, insbesondere um zu ermitteln, ob der erste Signalverlauf beispielsweise während des Schubbetriebs einen Endwert erreicht. Bei dem Endwert kann es sich bevorzugt um einen Wert, insbesondere um einen elektrischen Strom, handeln, bei welchem der Signalverlauf einen linearen oder annähernd linearen, insbesondere flachen oder annähernd flachen, Verlauf aufweist oder in einen solchen Verlauf aus einem
ansteigenden oder absteigenden Verlauf übergeht. Eine Nichterfüllung der ersten Bedingung kann beispielsweise auf eine Ausgasung von Kohlenwasserstoffen, beispielsweise aus Motoröl, und/oder auf eine Elektrodenschädigung hinweisen.
Insbesondere wenn kein Endwert erreicht wird, beispielsweise bei kontinuierlicher Zunahme des Signalverlaufs, insbesondere des Sensorsignals, kann insbesondere auf eine Kohlenwasserstoffausgasung aus Motoröl geschlossen werden. Bei Erreichen eines Endwertes kann der Wert, insbesondere das Sensorsignal, für einen Abgleich, insbesondere für einen autonomen Abgleich verwendet werden. Bei kontinuierlicher Abnahme des Signalverlaufs, insbesondere des Sensorsignals, kann beispielsweise auf eine Elekrodenschädigung geschlossen werden. Der erste Signalverlauf kann insbesondere über mehrere Schubbetriebe und/oder mehrere Nachläufe erfasst werden. Insbesondere können hierbei Extrema, insbesondere Maxima und/oder der Endwert, des ersten Signalverlaufs während der Schubbetriebe und/oder der Nachläufe erfasst werden. Die Extrema können bevorzugt als Funktion der Zeit, zu welcher die Extrema erfasst wurden, einen zweiten Signalverlauf bilden. Eine Steigung des zweiten Signalverlaufs kann mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden. Aus einem Unterschreiten eines unteren Schwellwerts, beispielsweise einer Steigung mit einem bestimmten negativen Wert, kann auf einen Elektrodendefekt mindestens einer der Elektroden geschlossen werden. Ein Ausheizen und/oder eine Erhöhung einer Betriebstemperatur zumindest eines Teils des Sensorelements kann beispielsweise eingeleitet werden. Die Zunahme und/oder Regelung einer Temperatur, insbesondere einer Betriebstemperatur, mindestens eines Teils des Sensorelements kann beispielsweise durch mindestens ein Heizelement erfolgen. Eine positive Steigung des zweiten Signalverlaufs kann beispielsweise in der Regel nur bei Temperaturerhöhung plausibel sein.
Ein dritter Signalverlauf kann beispielsweise aufgenommen werden, wobei der dritte Signalverlauf Extrema als Funktion einer Temperatur mindestens eines Teils des
Sensorelements als Parameter umfassen kann. Bei den Extrema kann es sich
insbesondere um Endwerte handeln. Die Temperatur des mindestens einen Teils des Sensorelements kann beispielsweise mit einem Heizelement eingestellt und/oder eingeregelt und/oder moduliert werden. Beispielsweise kann die Temperatur,
insbesondere schrittweise, erhöht und/oder erniedrigt werden, insbesondere ausgehend von einer Betriebstemperatur.
Eine Steigung des dritten Signalverlaufs kann mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden. Bei einem Überschreiten des Schwellwerts, insbesondere während des Schubbetriebs und/oder während des Nachlaufs der Verbrennungskraftmaschine, kann hierbei insbesondere auf ein Ausgasen von Kohlenwasserstoffen geschlossen werden. Bei Überschreiten eines weiteren Schwellwerts für die Steigung kann, insbesondere bei einer linearen Zunahme mit geringer Steigung, ein autonomer Abgleich, insbesondere zum Abgleich der Kennlinie, durchgeführt werden. Aus einer insbesondere nicht linearen Zunahme mit kleiner und/oder großer, insbesondere nicht konstanter, Steigung kann beispielsweise auf einen Elektrodenschaden geschlossen werden.
Aus einem Vorliegen mindestens zweier Bereiche mit unterschiedlichen Steigungen in dem dritten Signalverlauf kann beispielsweise auf einen Elektrodendefekt mindestens einer der Elektroden geschlossen werden.
Ein vierter Signalverlauf kann aufgenommen werden, wobei der vierte Signalverlauf Extrema als Funktion einer elektrischen Spannung als Parameter umfassen kann. Bei den Extrema kann es sich ebenfalls um Endwerte handeln. Bei der elektrischen Spannung kann es sich beispielsweise um eine Pumpspannung handeln. Insbesondere kann ein Signalverlauf aufgenommen werden, währenddessen die Pumpspannung erhöht wird. Eine Steigung des vierten Signalverlaufs kann mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden. Bei Überschreiten eines oberen Schwellwertes, insbesondere für die Steigung, kann beispielsweise auf einen Elektrodendefekt geschlossen werden. Bei einem Unterschreiten eines insbesondere negativen Schwellwertes kann es sich um einen nicht plausiblen Signalverlauf handeln. Ein Überschreiten eines oberen
Schwellwertes kann einen Hinweis auf Wasser in der Luft liefern. Die Bezeichnungen "erster" und/oder "zweiter" und/oder "dritter" und/oder "vierter" dienen als reine Bezeichnungen und geben keinen Hinweis auf eine Reihenfolge und/oder beispielsweise das Auftreten aller exemplarisch aufgeführten Signalverläufe. So können beispielsweise lediglich einer oder eine beliebige Gruppe mehrerer dieser Signalverläufe erfasst werden. Ebenso kann das Verfahren insbesondere optional eine Erfassung eines oder mehrerer weitere Signalverläufe umfassen, die hier nicht genannt sind.
In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird, wie oben ausgeführt, eine Sensorvorrichtung vorgeschlagen. Die Sensorvorrichtung umfasst mindestens ein
Sensorelement zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas einer
Verbrennungskraftmaschine. Das Sensorelement umfasst mindestens zwei Elektroden und mindestens einen die Elektroden verbindenden Festelektrolyten. Die
Sensorvorrichtung umfasst weiterhin mindestens eine Ansteuerung. Die Ansteuerung ist eingerichtet, um das erfindungsgemäße Verfahren, wie oben beschrieben, durchzuführen. Die Ansteuerung kann beispielsweise über eine Schnittstelle mit dem Sensorelement verbunden sein. Die Ansteuerung kann aber auch vollständig oder teilweise in das Sensorelement integriert sein. Die Ansteuerung kann beispielsweise auch ganz oder teilweise in andere Komponenten integriert sein, beispielsweise in einen Stecker und/oder in eine Motorsteuerung. Die Ansteuerung kann beispielsweise mindestens eine
Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, um die Elektroden mit Strom und/oder Spannung zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder eine Stromquelle handeln. Weiterhin kann die
Ansteuerung gegebenenfalls eine Messvorrichtung umfassen, beispielsweise eine Spannungsmessvorrichtung und/oder eine Strommessvorrichtung. Weiterhin kann die Ansteuerung optional beispielsweise eine Auswertevorrichtung, beispielsweise eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Weiterhin optional kann die Ansteuerung mindestens einen Signalgenerator umfassen. Die Ansteuerung kann überdies optional mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen Lock-in-Regler, umfassen. Weiterhin kann das Sensorelement, alternativ oder zusätzlich, mindestens ein
Heizelement umfassen und/oder mindestens einen Temperaturfühler. Das Heizelement und/oder der Temperaturfühler können ausgestaltet sein, um mindestens ein Teil des Sensorelements auf eine vorgegebene Temperatur zu regeln und/oder einzustellen oder um die Temperatur zu modulieren. Für mögliche Ausgestaltungen des Sensorelements kann beispielsweise auf die obige Beschreibung und/oder auf Robert Bosch GmbH: Sensoren im Kraftfahrzeug, 1 . Auflage 2010, Seiten 160-165, verwiesen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung können eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber bekannten Verfahren und Vorrichtungen aufweisen. Beispielsweise können, insbesondere gemeinsam mit den bekannten Diagnosen, eine Krümmung und/oder Steigung einer Temperaturabhängigkeit des Sensorsignals und/oder des Signalverlaufs, welche beispielsweise eine Elektrodenüberlastung anzeigen können, zu einer vollständigen Analyse und/oder zu einer notwendigen Kompensation
herangezogen werden. Insbesondere kann die Diagnosematrix herangezogen werden, welche beispielsweise dazu dienen kann, verschiedene Einzeltests, beispielsweise umfassend verschiedene Signalverläufe, beispielsweise den ersten Signalverlauf und/oder den zweiten Signalverlauf und/oder den dritten Signalverlauf und/oder den vierten Signalverlauf, zu einer Gesamtaussage zu verknüpfen und/oder eine
Plausibilisierung durchzuführen. Hierdurch kann beispielsweise eine Absolutgenauigkeit des Sensorelements, insbesondere einer Sonde, vorzugsweise auch im Benzinmotor von beispielsweise ±12 % auf ±2 % erhöht werden. Ebenso kann beispielsweise ein
Elektrodenversagen durch Vergiftung gezielt beseitigt werden, insbesondere ohne das Sensorelement auf Dauer zu schädigen, beispielsweise durch eine zeitweise oder dauerhafte Erhöhung der Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements.
Vorteilhafterweise stört bei der vorliegenden Erfindung in der Regel, insbesondere bei den jeweiligen Betriebszuständen, beispielsweise in dem Schubbetrieb oder in dem Leerlauf, eine Kühlung des Sensorelements durch kaltes Abgas mit beispielsweise hohem
Massenstrom kaum oder gar nicht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung; Figur 2 eine Darstellung eines Sensorsignals als Funktion der Zeit;
Figur 3 eine Darstellung dreier zweiten Signalverläufe, welche das Sensorsignal als
Funktion der Zeit als Parameter umfassen; Figur 4 eine Darstellung dreier dritten Signalverläufe, welche Extrema eines
Sensorsignals als Funktion einer Temperatur als Parameter umfassen;
Figur 5 eine Darstellung eines vierten Signalverlaufs, welcher Extrema eines
Sensorsignals als Funktion einer elektrischen Spannung als Parameter umfasst.
Ausführungsformen der Erfindung
In Figur 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Sensorvorrichtung 1 10 dargestellt. Die Sensorvorrichtung 1 10 umfasst mindestens ein Sensorelement 1 12 zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas 1 14 einer Verbrennungskraftmaschine. Das Sensorelement 1 12 umfasst mindestens zwei Elektroden 1 16 und mindestens einen die Elektroden 1 16 verbindenden Festelektrolyten 1 18. Bei den Elektroden 1 16 kann es sich vorzugsweise um eine äußere Elektrode 120 und/oder eine innere Elektrode 122 und/oder eine Referenzelektrode 124 handeln. Die Sensorvorrichtung 1 10 umfasst weiterhin mindestens eine Ansteuerung 126. Die Ansteuerung 126 ist eingerichtet, um das erfindungsgemäße Verfahren zum Abgleich einer Kennlinie des Sensorelements 1 12 zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas 1 14 einer
Verbrennungskraftmaschine durchzuführen. Die Ansteuerung 126 kann beispielsweise über eine Schnittstelle 128 mit dem Sensorelement 1 12 verbunden sein. Die Ansteuerung 126 kann aber auch vollständig oder teilweise in das Sensorelement 1 12 integriert sein. Die Ansteuerung 126 kann aber beispielsweise auch ganz oder teilweise in andere Komponenten integriert sein, beispielsweise in einen Stecker und/oder in eine
Motorsteuerung. Die Ansteuerung 126 kann beispielsweise mindestens eine
Beaufschlagungsvorrichtung umfassen, um die Elektroden 1 16, insbesondere die äußere Elektrode 120 und/oder die innere Elektrode 122 und/oder die Referenzelektrode 124 und/oder eine weitere Elektrode 1 16 mit Strom und/oder Spannung zu beaufschlagen. Bei der Beaufschlagungsvorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Spannungsquelle und/oder eine Stromquelle handeln. Die Beaufschlagungsvorrichtung kann insbesondere elektrische Leitungen umfassen. Weiterhin kann die Ansteuerung 126 gegebenenfalls mindestens eine Messvorrichtung umfassen, beispielsweise mindestens eine
Spannungsmessvorrichtung und/oder mindestens eine Strommessvorrichtung. Weiterhin kann die Ansteuerung 126 optional beispielsweise mindestens eine Auswertevorrichtung, beispielsweise mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung, umfassen. Weiterhin optional kann die Ansteuerung 126 mindestens einen Signalgenerator umfassen. Die Ansteuerung 126 kann überdies optional mindestens einen Regler, beispielsweise mindestens einen Lock-in-Regler, umfassen. In Figur 1 ist insbesondere eine
Breitbandlambdasonde dargestellt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber prinzipiell auch mit Sensorelementen 1 12, wie sie aus dem Stand der Technik bekannt sind, durchgeführt werden. Die Referenzelektrode 124 kann insbesondere mit einem Referenzgasraum 130 in Verbindung stehen. Die innere Elektrode 122, insbesondere eine innere Pumpelektrode, kann insbesondere mit einem Hohlraum 132 verbunden sein und/oder über mindestens eine Diffusionsbarriere 134 mit dem Abgas 1 14 beaufschlagt werden. Die Elektroden 1 16, insbesondere die äußere Elektrode 120 und die innere Elektrode 122, können beispielsweise über den Festelektrolyt 1 18, insbesondere ionisch, verbunden sein. Das Sensorelement 1 12 kann weiterhin mindestens ein Heizelement 136, beispielsweise zur Erhöhung und/oder Erniedrigung und/oder Regelung einer Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements 1 12, umfassen.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Abgleich der Kennlinie des Sensorelements 1 12 zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas 1 14 einer
Verbrennungskraftmaschine, wie in den Figuren 2, 3, 4, 5 exemplarisch dargestellt, generiert das Sensorelement 1 12 mindestens ein Sensorsignal 138. Mittels der Kennlinie aus dem Sensorsignal 138 kann auf den Sauerstoffanteil geschlossen werden. Bei dem Verfahren entstehen mindestens zwei Signalverläufe 140 des Sensorsignals 138.
Mögliche Ausführungsbeispiele von Signalverläufen 140 sind in den Figuren 2 bis 5 dargestellt. Die dargestellten Signalverläufe 140 können im erfindungsgemäßen
Verfahren alle entstehen, beispielsweise können aber auch nur ein Teil der dargestellten Signalverläufe 140 entstehen, alternativ können auch andere oder zusätzliche
Signalverläufe entstehen. Die Signalverläufe 140 werden jeweils auf die Erfüllung mindestens einer Bedingung geprüft. Der Abgleich wird unter Berücksichtigung der Signalverläufe 140 durchgeführt. In dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Sensorsignal 138 zumindest teilweise während eines Schubbetriebs und/oder eines Nachlaufs der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen werden. Bei dem
Sensorelement 1 12 kann es sich insbesondere um eine Breitbandlambdasonde handeln. Die Signalverläufe 140 können in einer Diagnosematrix verknüpft werden. Das
Sensorsignal 138 kann beispielsweise ein Ausgangssignal, insbesondere eine
Ausgangsspannung und/oder einen Pumpstrom, umfassen. Das Sensorsignal 138, insbesondere die Ausgangsspannung, des Sensorelements 1 12, insbesondere der Breitbandlambdasonde, kann beispielsweise bei unterschiedlichen Beheizungszuständen, insbesondere ausgehend von einer Temperatur von 780 °C im Normalbetrieb,
beispielsweise in dem Schubbetrieb oder vorzugsweise in dem Nachlauf aufgezeichnet und in Abhängigkeit von einer erreichten Temperatur, beispielsweise der
Diffusionsbarriere 134, und der Zeit ausgewertet und mit der Diagnosematrix, welche beispielsweise ein Schema, bevorzugt ein Auswerteschema, umfassen kann, interpretiert werden. In dem Ausführungsbeispiel können das Sensorsignal 138 und/oder die
Signalverläufe 140 mindestens einer Plausibilitätsbetrachtung unterworfen werden. Bei dem Sensorsignal 138 kann es sich besonders bevorzugt um einen elektrischen Strom, insbesondere um einen Pumpstrom, bevorzugt einen Grenzstrom und/oder eine elektrische Spannung, welche beispielsweise mit dem Pumpstrom verknüpft ist, handeln. Die Signalverläufe 140 können aus dem Sensorsignal 138 generiert werden und der Signalverlauf 140 kann insbesondere von mindestens einem Parameter abhängen. Der Parameter kann ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus einer Zeit; mindestens einer Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements 1 12; einer angelegten elektrischen Spannung, insbesondere einer Pumpspannung und/oder einer anderen physikalischen oder chemischen Messgröße. Die Bedingung kann beispielsweise ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus mindestens einer Schwellwertbedingung; dem Vorhandensein einer Konstanz und/oder einer Linearität und/oder einer Krümmung; einer Zunahme; einer Abnahme. Ein erster Signalverlauf 142, wie beispielsweise in Figur 2 dargestellt, kann beispielsweise das Sensorsignal 138 als Funktion der Zeit t als Parameter umfassen. Figur 2 zeigt exemplarisch insbesondere einen zeitlichen Verlauf, insbesondere den ersten Signalverlauf 142, innerhalb einer Messphase, insbesondere des Schubbetriebs. Die Bezeichnung "erste", sowie weitere nummerierende
Bezeichnungen, dienen als reine Bezeichnungen und geben keine Auskunft über eine Reihenfolge oder eine abgeschlossene Aufzählung. Prinzipiell können mehrere
Signalverläufe 140 vorhanden sein. In verschiedenen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens können ein oder mehrere der dargestellten Signalverläufe 140 erfasst werden, können alternativ oder zusätzlich auch teilweise durch andere, hier nicht gezeigte Signalverläufe 140, ersetzt werden. Der erste Signalverlauf 142 kann beispielsweise auf eine erste Bedingung überprüft werden. Die erste Bedingung kann beispielsweise eine Schwellwertbedingung umfassen. Eine Steigung des ersten
Signalverlaufs 142, wie in Figur 2 dargestellt, in mindestens einem Extremum 144 des ersten Signalverlaufs 142 kann mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden, beispielsweise um zu ermitteln, ob der erste Signalverlauf 142 während des
Schubbetriebs und/oder des Nachlaufs einen Endwert 146 erreicht. In Figur 2 wird in dem ersten Puls beispielsweise ein Endwert 146 für einen Schubabgleich erreicht. In dem zweiten Puls wird insbesondere kein Endwert 146 erreicht und exemplarisch kein
Schubabgleich durchgeführt. Dargestellt ist ein Sensorsignal 138, insbesondere das Ausgangssignal bei Schubabgleich, im Benziner. Die Steigung des ersten Signalverlaufs 142, insbesondere in dem ersten Puls, in dem Extremum 144, insbesondere in dem Endwert 146, deutet insbesondere auf eine Konstanz hin. Eine erreichbare Konstanz kann insbesondere auf eine mögliche Verwendung des Sensorsignals 138, beispielsweise der Werte, für den erfindungsgemäßen Abgleich, insbesondere für einen autonomen
Abgleich, hinweisen. Wird der Schwellwert überschritten, beispielsweise bei einer Zunahme des Sensorsignals 138 im Extremum 144, beispielsweise in dem zweiten Puls in Figur 2, so kann dies beispielsweise auf eine Kohlenwasserstoff-Ausgasung, beispielsweise aus Motoröl, hinweisen. Eine Abnahme des Sensorsignals 138 am
Extremum 144, in Figur 2 nicht dargestellt, kann beispielsweise ein Hinweis auf eine Elektrodenschädigung sein. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Abgleiche kann hierbei ein stärkeres Nachheizen, beispielsweise ein Ausheilungsheizen, durchgeführt werden. Der erste Signalverlauf 142 kann insbesondere in diesem Ausführungsbeispiel über mehrere Schubbetriebe erfasst werden, wobei Extrema 144, insbesondere Maxima und/oder der Endwert 146, insbesondere des ersten Signalverlaufs 142, während der Schubbetriebe und/oder des Nachlaufs erfasst werden können. Die Extrema 144 können als Funktion der Zeit T, zu welcher die Extrema 144 erfasst wurden, einen zweiten Signalverlauf 148 bilden. In Figur 3 sind exemplarisch zwei zweite Signalverläufe 148 dargestellt. Bei dem zweiten Signalverlauf 148 kann es sich insbesondere um einen zeitlichen Verlauf gemittelt über mehrere Messphasen, beispielsweise über mehrere Schubbetriebe und/oder Nachläufe, handeln. Figur 3 zeigt insbesondere eine Entwicklung des Sensorsignals 138, insbesondere des Ausgangssignals, über die Lebensdauer, insbesondere die Lebensdauer des Sensors, beispielsweise des Sensorelements 1 12. Figur 3 zeigt insbesondere exemplarisch drei zweite Signalverläufe 148. Eine Steigung des zweiten Signalverlaufs 148 kann mit mindestens einem Schwellwert verglichen werden. Aus einem Unterschreiten eines unteren Schwellwerts, insbesondere einer negativen Steigung, kann beispielsweise auf einen Elektrodendefekt mindestens einer der Elektroden 1 16 geschlossen werden. Ein Ausheilungsheizen und/oder eine Erhöhung einer Betriebstemperatur, beispielsweise durch das Heizelement 136, zumindest eines Teils des Sensorelements 1 12 kann beispielsweise eingeleitet werden. Der Verlauf des zweiten Signalverlaufs 148 und das Unterschreiten des Schwellwerts ist in Figur 3 durch die Bezugsziffer 150 (Elektrodendefekt) dargestellt. Eine Zunahme des Maximalwerts, insbesondere des Extremums 144, in einer Phase, insbesondere während des Schubbetriebs oder während des Nachlaufs, in Figur 3 mit der Ziffer 152 dargestellt, kann in der Regel nur im Zustand nach dem Ausheilungsheizen plausibel sein.
Vorzugsweise sollte die Generierung des Sensorsignals 138 und/oder des zweiten Signalverlaufs 148 fortgesetzt werden bis vorzugsweise eine Konstanz erreicht wird und/oder der Maximalwert beispielsweise um einen definierten Faktor überschritten wird. Während die gestrichelte Linie in Figur 3 exemplarisch den Fall eines Elektrodendefekts aufzeigt, ist mit der durchgezogenen Linie insbesondere ein Fall einer Versottung der Diffusionsbarriere 134 dargestellt. Bei dem Unterschreiten eines kleineren Schwellwerts, wie in der durchgezogenen Linie dargestellt, insbesondere bei einer Abnahme des mittleren Maximalwerts über mehrere Phasen, insbesondere über mehrere Schubbetriebe oder Nachläufe, kann auf eine Kennliniendrehung, insbesondere durch Versottung der Diffusionsbarriere 134, geschlossen werden. Die Werte, insbesondere das Sensorsignal 138, können vorzugsweise zur Verwendung für den erfindungsgemäßen Abgleich, insbesondere für einen autonomen Abgleich, verwendet werden. Eine langsame
Abnahme des zweiten Signalverlaufs 148 kann insbesondere durch eine Versottung der Diffusionsbarriere 134 verursacht werden. Bei der Bespülung des Sensorelements 1 12, insbesondere mit Luft, wie beispielsweise im Schubbetrieb und/oder im Nachlauf, kann das Signal für einen Abgleich, insbesondere für eine Anpassung der Steigung der Kennlinie, verwendet werden. Eine Zunahme innerhalb des zweiten Signalverlaufs 148, insbesondere mit Ziffer 154 an der dünnen durchgezogenen Linie gekennzeichnet, ist beispielsweise unplausibel, falls davor insbesondere kein Ausheilungsheizen
stattgefunden hat.
Ein Sonderfall kann beispielsweise nach einer Erstinbetriebnahme oder nach einem Werkstattreset in Form einer Ab- oder Zunahme auftreten, wobei hierbei der erste Wert, beispielsweise das erste Extremum 144 des Sensorsignals 138, verwendet werden kann und die folgenden Werte, insbesondere die folgenden Extrema 144 eines Signalverlaufs 140, beispielsweise gemittelt werden können.
Beispielsweise kann ein dritter Signalverlauf 156 aufgenommen werden. Der dritte Signalverlauf 156 kann Extrema 144 als Funktion einer Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements 1 12 als Parameter umfassen. Figur 4 zeigt insbesondere drei unterschiedliche dritte Signalverläufe 156 zur Verdeutlichung einer Unterscheidung von Temperaturabhängigkeiten. In Figur 4 sind insbesondere Ausgangssignale,
beispielsweise Extrema 144 des Sensorsignals 138, als Funktion der Temperatur des Sensorelements 1 12 dargestellt. Der Pfeil 158 deutet hierbei insbesondere die
Temperatur beispielsweise in einem Normalbetrieb bei 780 °C an. Beispielsweise kann von dieser Temperatur aus eine Temperaturerhöhung, beispielsweise auf zwischen 850 °C bis 950 °C, durchgeführt werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine
Temperaturerniedrigung, beispielsweise zwischen 600 °C bis 700 °C, durchgeführt werden. Eine Steigung des dritten Signalverlaufs 156 kann mit mindestens einem
Schwellwert verglichen werden. Bei dem Überschreiten des Schwellwerts, insbesondere während eines Schubbetriebs der Brennkraftmaschine und/oder während des Nachlaufs, kann beispielsweise auf ein Ausgasen von Kohlenwasserstoffen geschlossen werden. Beispielsweise zeigt die gepunktete Linie den Fall, dass insbesondere noch ein
Kohlenwasserstoff-Anteil ausgast. Bei der Temperaturerhöhung ist dies beispielsweise durch eine lineare Zunahme mit einer größeren Steigung, insbesondere mit Überschreiten eines oberen Schwellwertes, verbunden. Die größere Steigung kann entsprechend der Gasdiffusion der großen Kohlenwasserstoffmoleküle, hinsichtlich der Masse und eines Streuquerschnitts, erfasst werden. Dieses Verhalten kann insbesondere auf die
Ausgasung aus Motoröl zurückgeführt werden. Der Wert, insbesondere das Extremum 144 des Sensorsignals 138, sollte hierbei noch nicht für den Abgleich der Kennlinie verwendet werden. Ähnlich kann beispielsweise bei Temperaturerniedrigung in diesem Fall eine lineare Abnahme mit einer größeren Steigung, insbesondere mit Unterschreitung einer vorzugsweise negativen Steigung beobachtet werden. Aus einem Vorliegen mindestens zweier Bereiche mit unterschiedlichen Steigungen, wie in Figur 4 in der gestrichelten Kurve dargestellt, in dem Signalverlauf 140, insbesondere in dem dritten Signalverlauf 156, kann beispielsweise auf einen Elektrodendefekt mindestens einer der Elektroden 1 16 geschlossen werden. Bei einer Temperaturerhöhung kann sich dies beispielsweise als eine nichtlineare Zunahme mit kleinerer Steigung zeigen. Bei
Temperaturerniedrigung kann sich dahingehend eine Abnahme mit einem größeren Betrag der negativen Steigung ergeben. Dies kann insbesondere auf einen Elektrodenschaden hindeuten. Dieser Fall kann beispielsweise über eine Pumpspannungserhöhung, beispielsweise wie unten beschrieben, plausibilisiert werden. Insbesondere kann ein Ausheilungsheizen und/oder eine Temperaturerhöhung, beispielsweise durch das Heizelement 136, für definierte Zeit oder für die restliche Lebensdauer des Sensorelements 1 12 durchgeführt werden.
Die durchgezogene Linie zeigt insbesondere einen dritten Signalverlauf 156 mit einer Steigung von 4 % pro 100 °C. Dieser Signalverlauf 140 kann insbesondere bei
Vorhandensein von Luft, beispielsweise in dem Schubbetrieb oder in dem Nachlauf, erfasst werden. Aus dieser Steigung kann beispielsweise eine Entscheidung für eine Verwendung des Signals für den Abgleich der Kennlinie hervorgehen. Bei
Temperaturerhöhung ergibt sich insbesondere eine geringe Zunahme und bei
Temperaturerniedrigung eine geringe Abnahme verbunden mit der entsprechenden im Steuergerät abgelegten Steigung. Bei der Steigung kann es sich insbesondere um eine statische Temperaturabhängigkeit, beispielsweise von ungefähr 4 % pro 100 °C, beispielsweise kompensiert durch eine K-Wert-Bestimmung aus einer dynamischen Strömungsmessung, handeln. Diese Werte, insbesondere das zugehörige Sensorsignal 138, können für einen autonomen Abgleich verwendet werden. Ein vierter Signalverlauf 160 kann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren aufgenommen werden, wobei der vierte Signalverlauf 160 Extrema 144 insbesondere als Funktion einer elektrischen Spannung als Parameter umfassen kann. Figur 4 zeigt den vierten Signalverlauf 160, insbesondere ein Pumpstrom Ip als Funktion der
Pumpspannung Up, wobei dieser vierte Signalverlauf 160 beispielsweise durch eine Pumpspannungserhöhung Up + AUp erfasst werden kann. Beispielsweise kann eine starke Zunahme des Pumpstroms bei AUp = 200 mV auf einen Elektrodendefekt hinweisen, beispielsweise da die Kennlinie, insbesondere eine Strom-Spannungs- Kennlinie, nicht in einem Plateau aufgenommen wurde. Eine Abnahme des Pumpstroms bei Erhöhung der Pumpspannung ist im Allgemeinen nicht plausibel. Eine starke
Zunahme, insbesondere eine hohe Steigung, beispielsweise ein Überschreiten eines Schwellwertes einer Steigung, insbesondere bei AUp = 800 mV, kann beispielsweise auftreten, wenn Wasser in Luft enthalten ist, beispielsweise erzeugt durch eine
Wasserzersetzung. Beispielsweise kann eine Änderung des Sensorsignals 138, beispielsweise durch verschiedene Betriebstemperaturen, durch die in der Ansteuerung 126, beispielsweise einem Steuergerät, abgelegte Steigung, beispielsweise einer statischen Temperaturabhängigkeit, kompensiert werden. Die Steigung der statischen Temperaturabhängigkeit kann kompensiert sein durch eine K-Wert-Bestimmung dynamischen Strömungsmessung

Claims

Ansprüche
Verfahren zum Abgleich einer Kennlinie eines Sensorelements (1 12) zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas (1 14) einer Verbrennungskraftmaschine, wobei das Sensorelement (1 12) mindestens zwei Elektroden (1 16) und mindestens einen die Elektroden (1 16) verbindenden Festelektrolyten (1 18) umfasst, wobei das Sensorelement (1 12) mindestens ein Sensorsignal (138) generiert, wobei mittels der Kennlinie aus dem Sensorsignal (138) auf den Sauerstoffanteil schließbar ist, wobei bei dem Verfahren mindestens zwei Signalverläufe des Sensorsignals (138) erzeugt werden, wobei die Signalverläufe jeweils auf die Erfüllung mindestens einer
Bedingung geprüft werden, wobei der Abgleich unter Berücksichtigung der
Signalverläufe durchgeführt wird.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Sensorsignal (138) zumindest teilweise während eines Schubbetriebs und/oder eines Nachlaufs der Verbrennungskraftmaschine aufgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Signalverläufe in einer Diagnosematrix verknüpft werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsignal (138) und/oder die Signalverläufe mindestens einer Plausibilitätsbetrachtung unterworfen werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei es sich bei dem Sensorsignal (138) um einen elektrischen Strom handelt.
Verfahren nach einem der vorhergehendenden Ansprüche, wobei die Signalverläufe aus dem Sensorsignal (138) generiert werden und der Signalverlauf (140) von mindestens einem Parameter abhängt.
7. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Parameter ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Zeit; mindestens einer Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements (1 12); einer angelegten elektrischen Spannung.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bedingung ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus einer Schwellwertbedingung; dem Vorhandensein einer Konstanz und/oder einer Linearität und/oder einer Krümmung; einer Zunahme; einer Abnahme.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Signalverlauf (142) das Sensorsignal (138) als Funktion der Zeit als Parameter umfasst, wobei der erste Signalverlauf (142) auf eine erste Bedingung überprüft wird, wobei die erste Bedingung eine Schwellwertbedingung umfasst, wobei eine Steigung des ersten Signalverlaufs (142) in mindestens einem Extremum (144) des ersten Signalverlaufs
(142), mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, um zu ermitteln, ob der erste Signalverlauf (142) während des Schubbetriebs einen Endwert (146) erreicht.
10. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Signalverlauf (142) über mehrere Schubbetriebe erfasst wird, wobei Extrema (144), insbesondere
Maxima und/oder der Endwert (146), des ersten Signalverlaufs (142) während der Schubbetriebe erfasst werden, wobei die Extrema (144) als Funktion der Zeit, zu welcher die Extrema (144) erfasst wurden, einen zweiten Signalverlauf (148) bilden. 1 1 . Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Steigung des zweiten Signalverlaufs (148) mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, wobei aus einem Unterschreiten eines unteren Schwellwerts auf einen
Elektrodendefekt mindestens einer der Elektroden (1 16) geschlossen wird und ein Ausheilungsheizen und/oder eine Erhöhung einer Betriebstemperatur zumindest eines Teils des Sensorelements (1 12) eingeleitet wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein dritter Signalverlauf (156) aufgenommen wird, wobei der dritte Signalverlauf (156) Extrema (144) als Funktion einer Temperatur mindestens eines Teils des Sensorelements (1 12) als Parameter umfasst, wobei eine Steigung des dritten Signalverlaufs (156) mit mindestens einem Schwellwert verglichen wird, wobei bei einem Überschreiten des Schwellwerts, insbesondere während eines Schubbetriebs der
Verbrennungskraftmaschine, auf ein Ausgasen von Kohlenwasserstoffen
geschlossen wird, wobei aus einem Vorliegen mindestens zweier Bereiche mit unterschiedlichen Steigungen in dem dritten Signalverlauf (156) auf einen
Elektrodendefekt mindestens einer der Elektroden (1 16) geschlossen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein vierter
Signalverlauf (160) aufgenommen wird, wobei der vierte Signalverlauf (160) Extrema (144) als Funktion einer elektrischen Spannung als Parameter umfasst.
Sensorvorrichtung (1 10), umfassend mindestens ein Sensorelement (1 12) zur Erfassung eines Sauerstoffanteils in einem Abgas (1 14) einer
Verbrennungskraftmaschine, wobei das Sensorelement (1 12) mindestens zwei Elektroden (1 16) und mindestens einen die Elektroden (1 16) verbindenden
Festelektrolyten (1 18) umfasst, wobei die Sensorvorrichtung (1 10) weiterhin mindestens eine Ansteuerung (126) umfasst, wobei die Ansteuerung (126) eingerichtet ist, um ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.
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