DE102019203704B4 - Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths - Google Patents
Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths Download PDFInfo
- Publication number
- DE102019203704B4 DE102019203704B4 DE102019203704.6A DE102019203704A DE102019203704B4 DE 102019203704 B4 DE102019203704 B4 DE 102019203704B4 DE 102019203704 A DE102019203704 A DE 102019203704A DE 102019203704 B4 DE102019203704 B4 DE 102019203704B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- exhaust gas
- pump
- electrode
- gas sensor
- cavity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 133
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 121
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 48
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 45
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 42
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 42
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 32
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 22
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 16
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 15
- -1 oxygen ions Chemical class 0.000 description 10
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 9
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 6
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 230000029305 taxis Effects 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 101100116570 Caenorhabditis elegans cup-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 101100116572 Drosophila melanogaster Der-1 gene Proteins 0.000 description 1
- ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N Nitrogen oxide(NO) Natural products O=N ODUCDPQEXGNKDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589614 Pseudomonas stutzeri Species 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 1
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/416—Systems
- G01N27/417—Systems using cells, i.e. more than one cell and probes with solid electrolytes
- G01N27/4175—Calibrating or checking the analyser
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/222—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of sensors or parameter detection devices
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/021—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting ammonia NH3
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/02—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
- F01N2560/026—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting NOx
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D2041/1468—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2051—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using voltage control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- 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
- F02D41/20—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils
- F02D2041/202—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit
- F02D2041/2058—Output circuits, e.g. for controlling currents in command coils characterised by the control of the circuit using information of the actual current value
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Abgassensors (100) zum Ermitteln eines Fehlers des einen Hauptkörper (112) aufweisenden und in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors (100), der einen im Hauptkörper (112) angeordneten ersten Messpfad (110), der eine mit dem Abgas verbundene erste Pumpkavität (120), in der eine erste Pumpelektrode (124) angeordnet ist, einen im Hauptkörper (112) angeordneten zweiten Messpfad (210), der eine mit dem Abgas verbundene zweite Pumpkavität (220) aufweist, in der eine zweite Pumpelektrode (224) angeordnet ist, eine im Hauptkörper (112) angeordnete und mit der Umgebungsluft verbundene Referenzkavität (50) aufweist, in der eine Referenzelektrode (52) angeordnet ist, und eine Steuereinheit aufweist, die mit der ersten Pumpelektrode (124), der zweiten Pumpelektrode (224) und der Referenzelektrode (52) verbunden und zum Steuern des Betriebs des Abgassensors (100) ausgebildet ist, wobei das Verfahren aufweist:- Steuern eines an der ersten Pumpelektrode (124) angelegten ersten Pumpstroms (IP0) derart, dass eine sich zwischen der ersten Pumpelektrode (124) und der Referenzelektrode (52) ausbildende erste Elektrodenspannung (V0) auf einem vorbestimmten ersten Spannungswert konstant gehalten wird,- Steuern eines an der zweiten Pumpelektrode (224) angelegten zweiten Pumpstroms (IP3) derart, dass eine sich zwischen der zweiten Pumpelektrode (224) und der Referenzelektrode (52) ausbildende zweite Elektrodenspannung (V3) auf einem vorbestimmten zweiten Spannungswert konstant gehalten wird, und- Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors (100) basierend auf einem Vergleich des ersten Pumpstroms (IP0) mit dem zweiten Pumpstrom (IP3).Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor (100) for determining an error of the exhaust gas sensor (100) having a main body (112) and arranged in an exhaust system of an internal combustion engine, which has a first measuring path (110) arranged in the main body (112), which has a a first pump cavity (120) connected to the exhaust gas, in which a first pump electrode (124) is arranged, a second measuring path (210) arranged in the main body (112), which has a second pump cavity (220) connected to the exhaust gas, in which a second Pump electrode (224) is arranged, has a reference cavity (50) arranged in the main body (112) and connected to the ambient air, in which a reference electrode (52) is arranged, and has a control unit which is connected to the first pump electrode (124). second pump electrode (224) and the reference electrode (52) and is designed to control the operation of the exhaust gas sensor (100), the method comprising: - controlling a first pump current (IP0) applied to the first pump electrode (124) such that a - Controlling a second pump current (IP3) applied to the second pump electrode (224) in such a way that a between the second pump electrode (224) and the reference electrode (52) is kept constant at a predetermined second voltage value, and - determining an error of the exhaust gas sensor (100) based on a comparison of the first pump current (IP0) with the second pump current (IP3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern des Betriebseines mit zwei Messpfaden ausgestatteten Abgassensors einer Brennkraftmaschine zum Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors durch Vergleich der Pumpströme beider Messpfade, insbesondere ein Verfahren zum Ermitteln eines Fehlers eines Kombinationsabgassensors zum selektiven Erfassen des Stickoxid- und Ammoniakanteils im Abgas der Brennkraftmaschine.The present invention relates to a method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths, in particular a method for determining an error in a combination exhaust gas sensor for selectively detecting the nitrogen oxide and ammonia content in the exhaust gas Internal combustion engine.
Abgassensoren, wie z. B. Stickoxidsensoren, erlauben eine Messung der Konzentration von Komponenten im Abgas von Brennkraftmaschinen, beispielsweise Otto- oder Dieselmotoren. Das Abgas der Brennkraftmaschine weist als Komponenten u.a. Ammoniak (NH3) und Stickoxide (NOx) auf, wobei die Kenntnis der jeweiligen Konzentration für die Steuerung der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein kann.Exhaust gas sensors, such as B. Nitrogen oxide sensors allow the concentration of components in the exhaust gas of internal combustion engines, such as gasoline or diesel engines, to be measured. The exhaust gas from the internal combustion engine has components such as ammonia (NH3) and nitrogen oxides (NOx), whereby knowledge of the respective concentration can be advantageous for controlling the internal combustion engine.
Die
Ferner ist aus der
Zudem offenbart die
Die
Die
Aus der
Die
Weitere Gas- bzw. Abgassensoren und entsprechende Steuerungsverfahren sind aus
In Anbetracht des Standes der Technik ist es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur (Eigen-)Diagnose eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors bereitzustellen, mit dem die Funktionstüchtigkeit und Messgenauigkeit des Abgassensors zuverlässig und effizient erfasst werden kann.In view of the prior art, it is an object of the present invention to provide a method for (self-)diagnosis of an exhaust gas sensor arranged in an exhaust system of an internal combustion engine, with which the functionality and measurement accuracy of the exhaust gas sensor can be reliably and efficiently detected.
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.This task is achieved using a method according to claim 1. Further advantageous refinements are specified in the subclaims.
Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zu Grunde, einen Fehler eines zum Messen der Konzentration von Stickoxid und Ammoniak ausgebildeten Abgassensors dadurch festzustellen, dass ein Verhältnis der jeweiligen Pumpströme bzw. Sauerstoffsignale des Abgassensors bei einem fehlerfreien Abgassensor im Wesentlichen einem vorbestimmten Verhältniswert entsprechen und bei einem fehlerbehafteten Abgassensor von diesem vorbestimmten Verhältniswert um mehr als einen vorbestimmten Schwellenwert abweichen. Insbesondere kann bei einer Abweichung vom vorbestimmten Verhältniswert qualitativ ausgesagt werden, dass die Pumpelektroden unterschiedlich gealtert sind bzw. zumindest eine der Pumpelektroden übermäßig gealtert ist. In einem solchen Fall kann dem Betreiber der Brennkraftmaschine eine Warnung ausgegeben werden und der Betrieb des Abgassensors kann in einen Notbetrieb wechseln, der zwar gegenüber dem normalen Messbetrieb ungenauer ist, es jedoch erlaubt, die Brennkraftmaschine zumindest bis zum Erreichen einer Wartungsstelle weiterhin zu betreiben.The present invention is based on the idea of detecting an error in an exhaust gas sensor designed to measure the concentration of nitrogen oxide and ammonia in that a ratio of the respective pump currents or oxygen signals of the exhaust gas sensor essentially correspond to a predetermined ratio value in the case of an error-free exhaust gas sensor and in the case of an error-prone one Exhaust gas sensor deviate from this predetermined ratio value by more than a predetermined threshold value. In particular, if there is a deviation from the predetermined ratio value, it can be stated qualitatively that the pump electrodes have aged differently or at least one of the pump electrodes has aged excessively. In such a case, a warning can be issued to the operator of the internal combustion engine and the operation of the exhaust gas sensor can switch to emergency operation, which is less precise than normal measurement operation, but allows the internal combustion engine to continue to be operated at least until a maintenance point is reached.
Gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern des Betriebs eines Abgassensors zum Ermitteln eines Fehlers des einen Hauptkörper aufweisenden und in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors offenbart, der eine im Hauptkörper angeordnete und mit dem Abgas verbundene erste Pumpkavität, in der eine erste Pumpelektrode angeordnet ist, eine im Hauptkörper angeordnete und mit dem Abgas verbundene zweite Pumpkavität, in der eine zweite Pumpelektrode angeordnet ist, eine im Hauptkörper angeordnete und mit der Umgebungsluft verbundene Referenzkavität aufweist, in der eine Referenzelektrode angeordnet ist, und eine Steuereinheit aufweist, die mit der ersten Pumpelektrode, der zweiten Pumpelektrode und der Referenzelektrode verbunden und zum Steuern des Betriebs des Abgassensors ausgebildet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Steuern eines an der ersten Pumpelektrode angelegten ersten Pumpstroms derart, dass eine sich zwischen der ersten Pumpelektrode und der Referenzelektrode ausbildende erste Elektrodenspannung auf einem vorbestimmten ersten Spannungswert konstant gehalten wird, ein Steuern eines an der zweiten Pumpelektrode angelegten zweiten Pumpstroms derart, dass eine sich zwischen der zweiten Pumpelektrode und der Referenzelektrode ausbildende zweite Elektrodenspannung auf einem vorbestimmten zweiten Spannungswert konstant gehalten wird und ein Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors basierend auf einem Vergleich des ersten Pumpstroms mit dem zweiten Pumpstrom.According to a first aspect of the present invention, a method for controlling the operation of an exhaust gas sensor for determining an error of the exhaust gas sensor having a main body and arranged in an exhaust system of an internal combustion engine is disclosed, which has a first pump cavity arranged in the main body and connected to the exhaust gas, in which a first pump electrode is arranged, a second pump cavity arranged in the main body and connected to the exhaust gas, in which a second pump electrode is arranged, a reference cavity arranged in the main body and connected to the ambient air, in which a reference electrode is arranged, and a control unit which connected to the first pump electrode, the second pump electrode and the reference electrode and is designed to control the operation of the exhaust gas sensor. The method according to the invention includes controlling a first pump current applied to the first pump electrode in such a way that a first electrode voltage that develops between the first pump electrode and the reference electrode is kept constant at a predetermined first voltage value, controlling a second pump current applied to the second pump electrode in such a way, that a second electrode voltage forming between the second pump electrode and the reference electrode is kept constant at a predetermined second voltage value and determining an error of the exhaust gas sensor based on a comparison of the first pump current with the second pump current.
Insbesondere ist der Abgassensor dabei ein auf Stickoxid und Ammoniak empfindlicher Abgassensor und basiert auf dem amperometrischen Messprinzip. Der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens festgestellte Fehler des Abgassensors kann insbesondere eine unterschiedliche Alterung der Pumpelektroden anzeigen und somit für ein zu ungenaues Messen der Stickoxid- bzw. Ammoniakwerte des Abgases anzeigen. In einem solchen Fall ist es insbesondere möglich, dass die vom Abgassensor angezeigten Stickoxid und Ammoniakwerte nicht mehr der Realität entsprechen und folglich der gesamte Betrieb der Brennkraftmaschine nicht mehr effizient und optimal sein kann. Ein weiterer Fehler des Abgassensors kann beispielsweise auch ein mechanischer Defekt des Hauptkörpers, wie z. B. ein Haarriss im Hauptkörper, sein, der zu einer unkontrollierten Diffusion innerhalb des Abgassensors und im Hauptkörper führt.In particular, the exhaust gas sensor is an exhaust gas sensor that is sensitive to nitrogen oxide and ammonia and is based on the amperometric measuring principle. The error in the exhaust gas sensor determined using the method according to the invention can in particular indicate different aging of the pump electrodes and thus indicate that the nitrogen oxide or ammonia values of the exhaust gas are being measured too inaccurately. In such a case, it is particularly possible that the nitrogen oxide and ammonia values displayed by the exhaust gas sensor no longer correspond to reality and consequently the entire operation of the internal combustion engine can no longer be efficient and optimal. Another error in the exhaust gas sensor can also be, for example, a mechanical defect in the main body, such as. B. a hairline crack in the main body, which leads to uncontrolled diffusion within the exhaust gas sensor and in the main body.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren außerdem ein Ermitteln eines Pumpstromverhältnisses zwischen dem ersten Pumpstrom und dem zweiten Pumpstrom, wobei ein Fehler des Abgassensors ermittelt wird, wenn das ermittelte Pumpstromverhältnis von einem vorbestimmten Pumpstromverhältniswert um mehr als einen Verhältnisschwellenwert abweicht.Preferably, the method according to the invention also includes determining a pumping current ratio between the first pumping current and the second pumping current, wherein an error in the exhaust gas sensor is determined if the determined pumping current ratio deviates from a predetermined pumping current ratio value by more than a ratio threshold value.
Eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst ferner ein Ermitteln einer Pumpstromdifferenz zwischen dem ersten Pumpstrom und dem zweiten Pumpstrom, wobei ein Fehler des Abgassensors dann ermittelt wird, wenn die ermittelte Pumpstromdifferenz von einer vorbestimmten Pumpstromdifferenzwert um mehr als einen Differenzschwellenwert abweicht.An alternative embodiment of the method according to the invention further includes determining a pump current difference between the first pump current and the second pump current, an error in the exhaust gas sensor being determined when the determined pump current difference deviates from a predetermined pump current difference value by more than a difference threshold value.
Vorzugsweise beträgt der vorbestimmte Verhältnisschwellenwert oder der vorbestimmte Differenzschwellenwert ungefähr 50%, vorzugsweise ungefähr 30%, noch bevorzugter ungefähr 15%. Das heißt, wenn das ermittelte Pumpstromverhältnis bzw. die ermittelte Pumpstromdifferenz um mehr als 10 % vom vorbestimmten Pumpstromverhältniswert bzw. Pumpstromdifferenzwert abweicht, wird ein Fehler des Abgassensors festgestellt.Preferably, the predetermined ratio threshold or the predetermined difference threshold is about 50%, preferably about 30%, more preferably about 15%. That is, if the determined pump current ratio or the determined pump current difference is more than 10% of the predetermined pump current ratio value or pump current difference value deviates, an error in the exhaust gas sensor is detected.
Vorzugsweise umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ferner ein Ausgeben einer Warnung an den Betreiber der Brennkraftmaschine, wenn ein Fehler des Abgassensors ermittelt worden ist. Insbesondere kann diese Warnung für den Betreiber der Brennkraftmaschine ein Indiz dafür sein, den Abgassensor bei einer nächsten Wartung auszutauschen bzw. austauschen zu lassen und durch einen neuen Abgassensor zu ersetzen.Preferably, the method according to the invention further comprises issuing a warning to the operator of the internal combustion engine if a fault in the exhaust gas sensor has been detected. In particular, this warning can be an indication for the operator of the internal combustion engine to replace or have the exhaust gas sensor replaced during the next maintenance and to replace it with a new exhaust gas sensor.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine angeordneten Abgassensors offenbart. Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt umfasst ein Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors gemäß dem ersten Aspekt und, wenn ein Fehler des Abgassensors ermittelt worden ist, ein Steuern des ersten Pumpstroms und/oder zweiten Pumpstroms derart, dass die erste Elektrodenspannung und/oder zweite Elektrodenspannung auf einem vorbestimmten dritten Spannungswert und/oder vorbestimmten vierten Spannungswert konstant gehalten werden. Dabei weichen der dritte Spannungswert bzw. vierte Spannungswert vom ersten Spannungswert bzw. zweiten Spannungswert ab.According to a second aspect of the present invention, a method for operating an exhaust gas sensor arranged in an exhaust system of an internal combustion engine is disclosed. The method according to the second aspect includes determining an error of the exhaust gas sensor according to the first aspect and, if an error of the exhaust gas sensor has been determined, controlling the first pump current and / or second pump current such that the first electrode voltage and / or second electrode voltage a predetermined third voltage value and / or predetermined fourth voltage value are kept constant. The third voltage value or fourth voltage value deviates from the first voltage value or second voltage value.
Das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung beschreibt somit ein Notbetriebsverfahren des Abgassensors, wenn ein Fehler desselben gemäß dem ersten Aspekt festgestellt worden ist. Insbesondere kann mittels des Notbetriebsverfahren die Zeitspanne vom Feststellen des Fehlers bis zu einer Wartung der Brennkraftmaschine überbrückt werden und es können somit weiterhin Stickoxid- und Ammoniakwerte, jedoch nur als Summenwert, erfasst werden.The method according to the second aspect of the present invention thus describes an emergency operation method of the exhaust gas sensor when a fault thereof has been detected according to the first aspect. In particular, the emergency operating method can be used to bridge the time period from detecting the error until the internal combustion engine is serviced and nitrogen oxide and ammonia values can therefore continue to be recorded, but only as a total value.
Dabei kann es bevorzugt sein, wenn der dritte Spannungswert kleiner ist als der erste Spannungswert und/oder wenn der vierte Spannungswert kleiner ist als der zweite Spannungswert.It may be preferred if the third voltage value is smaller than the first voltage value and/or if the fourth voltage value is smaller than the second voltage value.
Außerdem kann es bevorzugt sein, den Abgassensor bereits bei der Herstellung mit Betriebsdaten für sowohl den normalen Messbetrieb als auch für den Notbetrieb zu versehen.In addition, it may be preferred to provide the exhaust gas sensor with operating data for both normal measurement operation and emergency operation during production.
Weitere Merkmale und Aufgaben der Erfindung werden dem Fachmann durch Ausüben der vorliegenden Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich, in denen:
-
1 eine schematische Schnittansicht durch einen Abgassensor gemäß einer beispielhaften ersten Ausführungsform zeigt, -
2 eine schematische Schnittansicht durch einen Abgassensor gemäß einer beispielhaften zweiten Ausführungsform zeigt, und -
3 ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Steuern des Betriebs des Abgassensors zum Ermitteln eines Fehlers des Abgassensors der1 zeigt.
-
1 shows a schematic sectional view through an exhaust gas sensor according to an exemplary first embodiment, -
2 shows a schematic sectional view through an exhaust gas sensor according to an exemplary second embodiment, and -
3 an exemplary flowchart of a method according to the invention for controlling the operation of the exhaust gas sensor to determine a fault in the exhaust gas sensor1 shows.
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided with the same reference numbers across the figures.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung umfasst der Begriff „Steuern“ die regelungstechnischen Begriffe „Steuern“ und „Regeln“. Der Fachmann wird jeweils erkennen, wann ein regelungstechnisches Steuern und wann ein regelungstechnisches Regeln anzuwenden ist.In the context of the present disclosure, the term “taxes” includes the regulatory terms “taxes” and “rules”. The person skilled in the art will recognize when technical control and when technical control should be used.
Unter Verweis auf die
Der Abgassensor 100 weist einen Hauptkörper 112 aus einem Feststoffelektrolyten auf, der vorzugsweise aus einem Mischkristall aus Zirkonoxid und Yttriumoxid und/oder durch einen Mischkristall aus Zirkonoxid und Calciumoxid gebildet ist. Zusätzlich kann ein Mischkristall aus Hafniumoxid, ein Mischkristall aus Perowskit-basierten Oxiden oder ein Mischkristall aus trivalentem Metalloxid verwendet werden.The
Innerhalb des Hauptkörpers 112 sind zwei Messpfade 110, 210 vorgesehen, die im Wesentlichen unabhängig voneinander sind und die jeweils mit dem Abgas in Verbindung stehen. Der erste Messpfad 110 weist eine erste Kavität 130, eine erste Pumpkavität 120 und eine erste Messkavität 140 auf. Die erste Kavität 130 ist über einen ersten Verbindungspfad 115 mit dem Äußeren des Hauptkörpers 112 verbunden. Insbesondere kann Abgas durch den ersten Verbindungspfad 115 in die erste Kavität 130 eintreten. Die erste Pumpkavität 120 ist mit der ersten Kavität 130 über einen ersten Diffusionspfad 125 verbunden. Der erste Diffusionspfad 125 ist beispielsweise in der Form eines sehr dünnen Schlitzes vorgesehen, durch den das Gasgemisch mit einer vorbestimmten Rate gelangen kann. Alternativ kann der erste Diffusionspfad 125 mit einem porösen Füllmittel zum Ausbilden einer Diffusionsratenregulierungsschicht gefüllt oder ausgepolstert sein.Two
Die erste Messkavität 140 ist mit der ersten Pumpkavität 120 über einen zweiten Diffusionspfad 135 verbunden. Der zweite Diffusionspfad 135 ist beispielsweise in der Form eines sehr dünnen Schlitzes vorgesehen, durch den das Gasgemisch mit einer vorbestimmten Rate gelangen kann. Alternativ kann der zweite Diffusionspfad 135 mit einem porösen Füllmittel zum Ausbilden einer Diffusionsratenregulierungsschicht gefüllt oder ausgepolstert sein. Die Diffusionsratenschichten können alternativ als Diffusionsbarrieren bezeichnet werden.The
Der erste Diffusionspfad 125 und der zweite Diffusionspfad 135 sind derart ausgebildet, dass durch diese hindurch das Gasgemisch nur teilweise gelangen kann. Durch Kenntnis der Querschnitte des ersten und zweiten Diffusionspfads 125, 135 und/oder durch Kenntnis der jeweiligen porösen Füllmittel kann die Diffusionsrate durch den ersten und zweiten Diffusionspfad 125, 135 bestimmt und festgelegt werden.The
In einer alternativen Ausgestaltung des Abgassensors 100 weist der erste Messpfad 110 nur die erste Pumpkavität 120 und die erste Messkavität 140 auf, die mit der ersten Pumpkavität 120 über den zweiten Diffusionspfad 135 verbunden ist. In einer solchen alternativen Ausgestaltung des Abgassensors 100 ist dann die erste Pumpkavität 120 mit dem Abgas über einen Verbindungspfad verbunden, der dem Pfad durch den ersten Verbindungspfad 115, die ersten Kavität 130 und den ersten Diffusionspfad 125 des Abgassensors 100 der
Der zweite Messpfad 210 weist eine zweite Pumpkavität 220, eine zweite Kavität 230 und eine zweite Messkavität 240 auf. Die zweite Pumpkavität 220 ist über einen zweiten Verbindungspfad 215 mit dem Äußeren des Hauptkörpers 112 verbunden. Insbesondere kann Abgas durch den zweiten Verbindungspfad 215 in die zweite Pumpkavität 220 eintreten Die zweite Kavität 230 ist mit der zweiten Pumpkavität 220 über einen dritten Diffusionspfad 225 verbunden. Der dritte Diffusionspfad 225 ist beispielsweise in der Form eines sehr dünnen Schlitzes vorgesehen, durch den das Gasgemisch mit einer vorbestimmten Rate gelangen kann. Alternativ kann der dritte Diffusionspfad 225 mit einem porösen Füllmittel zum Ausbilden einer Diffusionsratenregulierungsschicht gefüllt oder ausgepolstert sein.The
Die zweite Messkavität 240 ist mit der zweiten Kavität 230 über einen vierten Diffusionspfad 235 verbunden. Der vierte Diffusionspfad 235 ist beispielsweise in der Form eines sehr dünnen Schlitzes vorgesehen, durch den das Gasgemisch mit einer vorbestimmten Rate gelangen kann. Alternativ kann der vierte Diffusionspfad 235 mit einem porösen Füllmittel zum Ausbilden einer Diffusionsratenregulierungsschicht gefüllt oder ausgepolstert sein. Die Diffusionsratenschichten können alternativ als Diffusionsbarrieren bezeichnet werden.The second measuring cavity 240 is connected to the
Der dritte Diffusionspfad 225 und der vierte Diffusionspfad 235 sind derart ausgebildet, dass durch diese hindurch das Gasgemisch nur teilweise gelangen kann. Durch Kenntnis der Querschnitte des dritten und vierten Diffusionspfads 225, 235 und/oder durch Kenntnis der jeweiligen porösen Füllmittel kann die Diffusionsrate durch den dritte und vierten Diffusionspfad 225, 235 bestimmt und festgelegt werden.The
In einer alternativen Ausgestaltung des Abgassensors 100 weist der zweite Messpfad 210 nur die zweite Pumpkavität 220 und die zweite Messkavität 240 auf, die mit der zweiten Pumpkavität 220 über einen Diffusionspfad verbunden ist, der dem Pfad durch den dritten Diffusionspfad 225, die zweite Kavität 230 und den vierten Diffusionspfad 235 des Abgassensors 100 der
Im Hauptkörper 112 ist außerdem eine Referenzkavität 50 gebildet, die direkt mit dem Äußeren des Hauptkörpers 12 in Verbindung steht. Innerhalb der Referenzkavität 50 ist eine Referenzelektrode 52 angeordnet. Insbesondere steht die Referenzkavität 50 mit der Umgebungsluft, d. h. nicht mit dem Abgas, in Verbindung und ist dazu ausgebildet, eine Sauerstoffreferenz für die im Hauptkörper 112 des Abgassensors 100 angeordneten verschiedenen Elektroden zu bilden.A
An einer Außenseite des Hauptkörpers 112 ist eine mit dem Abgas in Kontakt stehende Abgaselektrode (auch „P+“-Elektrode genannte) 22 angeordnet. Insbesondere kann während eines Messbetriebs des Abgassensors 100 durch Anlegen eines Referenzstroms an der Abgaselektrode 22 der im Abgas befindliche Sauerstoff ionisiert werden und durch den Hauptkörper 112 als Sauerstoffionen zur Referenzelektrode 52 diffundieren und dort wieder in Sauerstoffmoleküle zur Ausbildung einer Sauerstoffreferenz umgewandelt werden.An exhaust gas electrode (also called “P+” electrode) 22 in contact with the exhaust gas is arranged on an outside of the
Innerhalb der ersten Pumpkavität 120 ist eine erste Pumpelektrode (auch „P-“-Elektrode genannt) 124 angeordnet. Insbesondere kann während des Messbetriebs des Abgassensors 100 durch Anlegen eines ersten Pumpstroms IP0 an der ersten Pumpelektrode 124 der im Abgas befindliche Sauerstoff innerhalb der ersten Pumpkavität 120 ionisiert werden und durch den Hauptkörper 112 als Sauerstoffionen wandern bzw. gelangen bzw. diffundieren. Aufgrund der aus der ersten Pumpkavität 120 ausgebrachten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der ersten Pumpelektrode 124 und der Referenzelektrode 52 indirekt eine erste Elektrodenspannung bzw. erste Nernstspannung V0 aus. Genauer gesagt bildet sich die erste Elektrodenspannung bzw. die erste Nernstspannung V0 direkt aus dem in unmittelbarer Umgebung der ersten Pumpelektrode 124 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff.A first pump electrode (also called “P” electrode) 124 is arranged within the
Mit IP0 kann eine Sauerstoffkonzentration in der Pumpkavität 120 eingestellt werden, je nach Höhe der eingestellten Sauerstoffkonzentration kann es zu einer Reduktion der Stickoxide oder Oxidation des Ammoniaks kommen.With IP0, an oxygen concentration in the
Innerhalb der ersten Messkavität 140 ist eine erste Messelektrode (auch erste „M2“-Elektrode genannt) 144 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, während des Messbetriebs des Stickoxidsensors 100 bei Anlegen eines ersten Messstroms IP21 den innerhalb der ersten Messkavität 140 vorhandenen Sauerstoff und/oder Stickoxide zu ionisieren, so dass die Sauerstoffionen durch den Hauptkörper 112 wandern bzw. gelangen können. Aufgrund der aus der ersten Messkavität 140 ausgebrachten bzw. herausgepumpten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der ersten Messelektrode 144 und der Referenzelektrode 52 eine erste Mess-Elektrodenspannung bzw. erste Mess-Nernstspannung V21 aus, die durch Anlegen des ersten Messstroms IP21 an der ersten Messelektrode 144 auf konstantem Wert gehalten wird. Genauer gesagt bildet sich die erste Mess-Elektrodenspannung bzw. die erste Mess-Nernstspannung V21 direkt aus dem in unmittelbarer Umgebung der ersten Messelektrode 144 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff. Der angelegte erste Messstrom IP21 ist dann ein Indiz für den innerhalb des Abgases befindlichen Stickoxidgehalt.A first measuring electrode (also called the first “M2” electrode) 144 is arranged within the first measuring
Der an der ersten Pumpelektrode 124 anliegende erste Pumpstrom IP0 wird derart gesteuert, das bevorzugt lediglich der Sauerstoff ionisiert wird, jedoch nicht die Stickoxide. Dazu ist es vorgesehen, den ersten Pumpstrom IP0 derart zu steuern, dass die erste Elektrodenspannung bzw. erste Nernstspannung V0 auf einem ersten Spannungswert konstant gehalten wird, beispielsweise 220 mV. Insbesondere ist die erste Pumpelektrode 124 dazu ausgebildet, während des Normalbetriebs des Stickoxidsensors 100 nahezu den gesamten Sauerstoff aus dem Abgas zu pumpen, so dass in der ersten Messkavität 140 nahezu nur noch Stickoxide vorliegen. Die erste Messelektrode 144 ist dazu ausgebildet, die Stickoxide zu ionisieren, wobei der an der ersten Messelektrode 144 angelegte erste Messstrom IP21 ein Maß für den Stickoxidgehalt im Abgas ist.The first pump current IP0 applied to the
Innerhalb der zweiten Pumpkavität 220 ist eine zweite Pumpelektrode (auch „MO“-Elektrode genannt) 224 angeordnet. Hier kann während des Messbetriebs des Abgassensors 100 durch Anlegen eines zweiten Pumpstroms IP3 an der zweiten Pumpelektrode 224 der im Gasgemisch befindliche Sauerstoff innerhalb der zweiten Pumpkavität 220 ionisiert werden und durch den Hauptkörper 112 als Sauerstoffionen wandern bzw. gelangen bzw. diffundieren. Aufgrund der aus der zweiten Pumpkavität 220 ausgebrachten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der zweiten Pumpelektrode 224 und der Referenzelektrode 52 indirekt eine zweite Elektrodenspannung bzw. zweite Nernstspannung V3 aus. Genauer gesagt bildet sich die zweite Elektrodenspannung bzw. die zweite Nernstspannung V3 direkt aus dem in unmittelbarer Umgebung der zweiten Pumpelektrode 224 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff.A second pump electrode (also called “MO” electrode) 224 is arranged within the
Innerhalb der zweiten Messkavität 240 ist eine zweite Messelektrode (auch zweite „M2“-Elektrode genannt) 244 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, während des Messbetriebs des Stickoxidsensors 100 bei Anlegen eines zweiten Messstroms IP22 den innerhalb der zweiten Messkavität 240 vorhandenen Sauerstoff und/oder Stickoxide zu ionisieren, so dass die Sauerstoffionen durch den Hauptkörper 112 wandern bzw. gelangen können. Aufgrund der aus der zweiten Messkavität 240 ausgebrachten bzw. herausgepumpten Sauerstoffionen bildet sich zwischen der zweiten Messelektrode 244 und der Referenzelektrode 52 eine zweite Mess-Elektrodenspannung bzw. erste Mess-Nernstspannung V22 aus, die durch Anlegen des zweiten Messstroms IP22 an der zweiten Messelektrode 244 auf konstantem Wert gehalten wird. Genauer gesagt bildet sich die zweite Mess-Elektrodenspannung bzw. die zweite Mess-Nernstspannung V22 direkt aus dem in unmittelbarer Umgebung der zweiten Messelektrode 244 noch vorliegenden Rest-Sauerstoff. Der angelegte erste Messstrom IP21 ist dann ein Indiz für den innerhalb des Abgases befindlichen Stickoxidgehalt. Aus dem angelegten zweiten Messstrom IP22 und dem angelegten ersten Messstrom IP21 kann dann der im Abgas befindliche Anteil an Ammoniak ermittelt werden, insbesondere da der im Abgas befindliche Ammoniak in den beiden Messpfaden 110, 210 an unterschiedlichen Punkten oxidiert wird und somit jeweils vor und nach der Oxidation unterschiedliche Diffusionsstrecken zurücklegtA second measuring electrode (also called second “M2” electrode) 244 is arranged within the second measuring cavity 240 and is designed to measure the oxygen and/or present within the second measuring cavity 240 during the measuring operation of the
Der an der zweiten Pumpelektrode 224 anliegende zweite Pumpstrom IP3 ist derart eingestellt, das bevorzugt lediglich der im Abgas befindliche Ammoniak und Sauerstoff ionisiert wird. Dazu ist es vorgesehen, den zweiten Pumpstrom IP3 derart zu steuern, dass die zweite Elektrodenspannung bzw. zweite Nernstspannung V3 auf einem zweiten Spannungswert konstant gehalten wird, beispielsweise 230 mV. Insbesondere ist die zweite Pumpelektrode 224 dazu ausgebildet, während des Normalbetriebs des Stickoxidsensors 100 nahezu den gesamten Sauerstoff aus dem Abgas zu pumpen, so dass in der zweiten Messkavität 240 nahezu nur noch Stickoxide vorliegen. Die zweite Messelektrode 244 ist dazu ausgebildet, die Stickoxide zu ionisieren, wobei der an der zweiten Messelektrode 244 angelegte zweite Messstrom IP22 ein Maß für den Stickoxidgehalt im Abgas ist.The second pump current IP3 applied to the
Die unterschiedlichen Diffusionsfähigkeiten von Ammoniak (NH3) und Stickoxid (NO) resultieren aus den auf den molaren Massen basierenden Diffusionskoeffizienten von Ammoniak und Stickstoff. Da Ammoniak-Moleküle geometrisch kleiner sind als Stickoxid-Moleküle, kann Ammoniak besser durch den Hauptköpper 112, d. h. durch die Diffusionspfade 115, 125, 215, 225, diffundieren als Stickoxid. Die Diffusion von Ammoniak und Stickoxid findet insbesondere aufgrund des Konzentrationsgefälles zwischen den mehreren Kavitäten statt. The different diffusion abilities of ammonia (NH3) and nitrogen oxide (NO) result from the diffusion coefficients of ammonia and nitrogen based on the molar masses. Since ammonia molecules are geometrically smaller than nitrogen oxide molecules, ammonia can pass through the
Folglich kann der im Abgas befindliche Ammoniak jeweils besser aus der ersten Kavität 130 in die erste Pumpkavität 120 bzw. aus der zweiten Pumpkavität 120 in die zweite Kavität 230 gelangen als das im Abgas befindliche Stickoxid.Consequently, the ammonia in the exhaust gas can get from the
Der Abgassensor 100 weist ferner eine Steuereinheit (nicht explizit dargestellt) auf, die mit der ersten Pumpelektrode 124, der Abgaselektrode 22, der zweiten Pumpelektrode 224, der ersten Messelektrode 144, der zweiten Messelektrode 244 und der Referenzelektrode 52 verbunden und dazu ausgebildet ist, diese Elektroden jeweils mit den Strömen IP0, IP3, IP21 und IP22 zu beaufschlagen und die jeweiligen Nernstspannungen V0, V3, V21 und V22 zu erfassen. Die Steuereinheit ist somit zum Steuern des Betriebs des Abgassensors 100 ausgebildet.The
In weiteren alternativen Ausgestaltungen des Abgassensors 100 kann es vorteilhaft sein, zwischen der ersten Pumpkavität 120 und der ersten Messkavität 140 eine weitere Pumpkavität vorzusehen, in der eine weitere Pumpelektrode angeordnet ist, mit der möglicherweise noch aus der ersten Pumpkavität 120 gelangender Sauerstoff nunmehr vollständig aus dem Gasgemisch abgepumpt werden kann. In ähnlicher Weise kann es vorteilhaft sein, zwischen der zweiten Kavität 230 und der zweiten Messkavität 240 eine weitere Pumpkavität vorzusehen, in der eine weitere Pumpelektrode angeordnet ist, mit der möglicherweise noch aus der zweiten Pumpkavität 220 gelangender Sauerstoff nunmehr vollständig aus dem Gasgemisch abgepumpt werden kann.In further alternative embodiments of the
Innerhalb des Hauptkörpers 112 ist ferner eine Heizvorrichtung 60 angeordnet, die dazu ausgebildet ist, den Hauptkörper 112 auf eine vorbestimmte Betriebstemperatur zu heizen und auf dieser zu halten, beispielsweise bei ca. 850°C. Auch die Heizvorrichtung 60 kann von der Steuereinheit gesteuert und betrieben werden.Within the
Die
Die
Das Verfahren der
In einem darauffolgenden Schritt 330 erfolgt ein Ermitteln eines Pumpstromverhältnisses zwischen dem ersten Pumpstrom IP0 und dem zweiten Pumpstrom IP3. Das ermittelte Pumpstromverhältnis wird in einem weiteren Schritt 340 mit einem vorbestimmten Pumpstromverhältniswert verglichen.In a
Wenn beim Schritt 340 festgestellt wird, dass das ermittelte Pumpstromverhältnis von dem vorbestimmten Pumpstromverhältniswert nicht um mehr als einen vorbestimmten Verhältnisschwellenwert abweicht, gelangt das Verfahren zurück zum Schritt 310 und es kann festgestellt werden, dass der Abgassensor fehlerfrei arbeitet.If it is determined in
Wird jedoch hingegen beim Schritt 340 festgestellt, dass das ermittelte Pumpstromverhältnis von dem vorbestimmten Pumpstromverhältniswert um mehr als den vorbestimmten Verhältnisschwellenwert abweicht, gelangt das Verfahren zum Schritt 350 und es wird ein Fehler des Abgassensors 100 ermittelt, bevor das Verfahren beim Schritt 360 endet.However, if it is determined in
Dabei wird ein Fehler des Abgassensors beispielsweise dann erkannt, wenn das ermittelte Pumpstromverhältnis von dem vorbestimmten Pumpstromverhältnis um mehr als 30%, vorzugsweise mehr als 20%, noch bevorzugter mehr als 10%, abweicht. Der im Schritt 350 ermittelte Fehler des Abgassensors 100 kann beispielsweise eine unterschiedliche Alterung der Pumpelektroden 124, 224 anzeigen, was dazu führt, dass die jeweils damit ermittelten Sauerstoffanteile im Abgas nicht mehr ausreichend genau bestimmt werden können.An error in the exhaust gas sensor is detected, for example, when the determined pumping current ratio deviates from the predetermined pumping current ratio by more than 30%, preferably more than 20%, even more preferably more than 10%. The error of the
Bevorzugt kann es außerdem sein, dass beim Schritt 350, wenn also ein Fehler des Abgassensors 100 festgestellt wurde, der Betrieb des Abgassensors 100 in einen Notbetrieb schaltet, bei dem der Abgassensor 100 z. B. als reiner Stickoxidsensor betrieben wird, der auf Ammoniak querempfindlich ist. In einem solchen Notbetrieb ist das Stickoxidsignal zwar mit der Ammoniak-Querempfindlichkeit fehlerbehaftet, jedoch kann dieser Notbetrieb dazu dienen, die Zeitspanne bis zum Austausch des Abgassensors 100 zu überbrücken. Folglich kann somit der Abgassensor 100 zumindest für diese Zeitspanne im Notbetriebsmodus betrieben werden, ohne dass es zu einem Liegenbleiben des Fahrzeugs kommt.It may also be preferred that in
Claims (8)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019203704.6A DE102019203704B4 (en) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths |
| PCT/EP2020/057209 WO2020187879A1 (en) | 2019-03-19 | 2020-03-17 | Method for ascertaining a malfunction of an exhaust sensor of an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102019203704.6A DE102019203704B4 (en) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102019203704A1 DE102019203704A1 (en) | 2020-09-24 |
| DE102019203704B4 true DE102019203704B4 (en) | 2023-10-26 |
Family
ID=70050045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102019203704.6A Active DE102019203704B4 (en) | 2019-03-19 | 2019-03-19 | Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102019203704B4 (en) |
| WO (1) | WO2020187879A1 (en) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102020214708B4 (en) * | 2020-11-24 | 2022-09-29 | Vitesco Technologies GmbH | Method for determining a fault in an exhaust gas sensor and exhaust gas sensor |
| DE102021212821A1 (en) | 2021-11-15 | 2023-05-17 | Vitesco Technologies GmbH | Method for operating an exhaust gas sensor for an internal combustion engine and exhaust gas sensor |
| DE102022202504A1 (en) | 2022-03-14 | 2023-01-26 | Vitesco Technologies GmbH | Method for diagnosing an exhaust gas sensor for an internal combustion engine, exhaust gas sensor and internal combustion engine |
Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19907946A1 (en) | 1999-02-24 | 2000-09-14 | Siemens Ag | Switch for an I.C. engine exhaust gas sensor has a controller connected to measuring and reference electrodes |
| DE19926505A1 (en) | 1999-06-10 | 2000-12-28 | Siemens Ag | Circuit used for sensor used to measure nitrogen oxides from internal combustion engine exhaust gas comprises differential part and adjusting part |
| DE10300939A1 (en) | 2002-12-29 | 2004-07-29 | Volkswagen Ag | Method and device for monitoring the NOx signal of a NOx sensor |
| DE10312732B4 (en) | 2003-03-21 | 2005-12-29 | Siemens Ag | Method for operating a measuring probe for measuring a gas concentration |
| DE69732582T2 (en) | 1996-11-08 | 2006-05-11 | NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya | Method and apparatus for measuring oxygen concentration and nitrogen oxide concentration |
| DE102006053841A1 (en) | 2006-11-14 | 2008-05-15 | Siemens Ag | Method for diagnosing a NOx sensor |
| DE102007035768A1 (en) | 2007-07-27 | 2009-01-29 | Continental Automotive Gmbh | Nitrous oxide sensor diagnosing method for exhaust system of internal combustion engine, involves comparing corresponding measurement value of measuring device with reference value that forms certain part of oxygen content of exhaust gas |
| US20160223488A1 (en) | 2013-09-20 | 2016-08-04 | Denso Corporation | Gas sensor control device |
| DE102016206991A1 (en) | 2016-04-25 | 2017-10-26 | Continental Automotive Gmbh | Method for diagnosing a nitrogen oxide sensor in an internal combustion engine |
| DE102016209924A1 (en) | 2016-06-06 | 2017-12-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for monitoring a NOx sensor |
| WO2017222001A1 (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor, and method for measuring concentrations of plurality of target components in gas to be measured |
| WO2017222003A1 (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method |
| WO2017222002A1 (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor, and method for measuring concentrations of plurality of target components in gas to be measured |
| DE102017200549A1 (en) | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Robert Bosch Gmbh | Method for checking the functionality of a nitrogen oxide sensor |
| EP3385517A1 (en) | 2017-04-04 | 2018-10-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality diagnosis system of ammonia detection device |
| EP3407059A1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-28 | Denso Corporation | Gas sensor control device |
| DE102018116300A1 (en) | 2017-07-07 | 2019-01-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Concentration calculator |
| WO2019077954A1 (en) | 2017-10-19 | 2019-04-25 | 株式会社デンソー | Gas sensor control device |
| WO2019131776A1 (en) | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4592570B2 (en) * | 2005-11-25 | 2010-12-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Sensor element deterioration determination device and sensor element deterioration determination method |
| US9719958B2 (en) * | 2014-06-30 | 2017-08-01 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor controller, gas sensor system, and deterioration determination method for gas sensor element |
-
2019
- 2019-03-19 DE DE102019203704.6A patent/DE102019203704B4/en active Active
-
2020
- 2020-03-17 WO PCT/EP2020/057209 patent/WO2020187879A1/en active Application Filing
Patent Citations (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE69732582T2 (en) | 1996-11-08 | 2006-05-11 | NGK Spark Plug Co., Ltd., Nagoya | Method and apparatus for measuring oxygen concentration and nitrogen oxide concentration |
| DE19907946A1 (en) | 1999-02-24 | 2000-09-14 | Siemens Ag | Switch for an I.C. engine exhaust gas sensor has a controller connected to measuring and reference electrodes |
| DE19926505A1 (en) | 1999-06-10 | 2000-12-28 | Siemens Ag | Circuit used for sensor used to measure nitrogen oxides from internal combustion engine exhaust gas comprises differential part and adjusting part |
| DE10300939A1 (en) | 2002-12-29 | 2004-07-29 | Volkswagen Ag | Method and device for monitoring the NOx signal of a NOx sensor |
| DE10312732B4 (en) | 2003-03-21 | 2005-12-29 | Siemens Ag | Method for operating a measuring probe for measuring a gas concentration |
| DE102006053841A1 (en) | 2006-11-14 | 2008-05-15 | Siemens Ag | Method for diagnosing a NOx sensor |
| DE102007035768A1 (en) | 2007-07-27 | 2009-01-29 | Continental Automotive Gmbh | Nitrous oxide sensor diagnosing method for exhaust system of internal combustion engine, involves comparing corresponding measurement value of measuring device with reference value that forms certain part of oxygen content of exhaust gas |
| US20160223488A1 (en) | 2013-09-20 | 2016-08-04 | Denso Corporation | Gas sensor control device |
| DE102016206991A1 (en) | 2016-04-25 | 2017-10-26 | Continental Automotive Gmbh | Method for diagnosing a nitrogen oxide sensor in an internal combustion engine |
| DE102016209924A1 (en) | 2016-06-06 | 2017-12-07 | Robert Bosch Gmbh | Method for monitoring a NOx sensor |
| WO2017222001A1 (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor, and method for measuring concentrations of plurality of target components in gas to be measured |
| WO2017222003A1 (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method |
| WO2017222002A1 (en) | 2016-06-23 | 2017-12-28 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor, and method for measuring concentrations of plurality of target components in gas to be measured |
| DE112017003119T5 (en) | 2016-06-23 | 2019-03-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Gas sensor and method for measuring concentrations of a plurality of desired components in gas to be measured |
| EP3477291A1 (en) | 2016-06-23 | 2019-05-01 | NGK Insulators, Ltd. | Gas sensor, and method for measuring concentrations of plurality of target components in gas to be measured |
| EP3477068A1 (en) | 2016-06-23 | 2019-05-01 | NGK Insulators, Ltd. | Exhaust gas purification system and exhaust gas purification method |
| DE102017200549A1 (en) | 2017-01-16 | 2018-07-19 | Robert Bosch Gmbh | Method for checking the functionality of a nitrogen oxide sensor |
| EP3385517A1 (en) | 2017-04-04 | 2018-10-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Abnormality diagnosis system of ammonia detection device |
| EP3407059A1 (en) | 2017-05-26 | 2018-11-28 | Denso Corporation | Gas sensor control device |
| DE102018116300A1 (en) | 2017-07-07 | 2019-01-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Concentration calculator |
| WO2019077954A1 (en) | 2017-10-19 | 2019-04-25 | 株式会社デンソー | Gas sensor control device |
| WO2019131776A1 (en) | 2017-12-26 | 2019-07-04 | 日本碍子株式会社 | Gas sensor |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| KATO, Nobuhide ; KURACHI, Hiroshi ; HAMADA, Yasuhiko: Thick film ZrO2 Nox sensor for the measurement of low Nox concentration. In: SAE 1998 Transactions, Vol. 107, Journal of Engines, Section 3. Warrendale, Pa. : Society of Automotive Engineers, 1999. S. 312-320. - ISBN 0-7680-0518-3 |
| MOOS, Ralf. A brief overview on automotive exhaust gas sensors based on electroceramics. International Journal of Applied Ceramic Technology, 2005, 2. Jg., Nr. 5, S. 401-413. |
| RHEAUME, Jonathan Michael. Solid State Electrochemical Sensors for Nitrogen Oxide (NOx) Detection in Lean Exhaust Gases. 2010. Doktorarbeit. UC Berkeley. https://escholarship.org/content/qt7g8290w7/qt7g8290w7.pdf |
| VONAU, Corinna. Morphologie und Degradation von O2, Pt| YSZ-Elektrodensystemen. 2015. Doktorarbeit. PhD thesis, Technishe Universität Dresden. https://d-nb.info/1078205191/34 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE102019203704A1 (en) | 2020-09-24 |
| WO2020187879A1 (en) | 2020-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE102019203707B3 (en) | Method for determining an error in an exhaust gas sensor of an internal combustion engine | |
| WO2017186519A1 (en) | Method for diagnosing a nitrogen oxide sensor in an internal combustion engine | |
| DE102019203704B4 (en) | Method for controlling the operation of an exhaust gas sensor of an internal combustion engine equipped with two measuring paths for determining an error in the exhaust gas sensor by comparing the pump currents of both measuring paths | |
| EP3596453B1 (en) | Method for operating a sensor for detecting at least one property of a measured gas in a measurement gas chamber | |
| DE102020214708B4 (en) | Method for determining a fault in an exhaust gas sensor and exhaust gas sensor | |
| EP2912447B1 (en) | Method and apparatus for diagnosing the air reference channel of a broad band lambda probe | |
| EP2580584B1 (en) | Method for identifying the type of a lambda probe | |
| DE10312732B4 (en) | Method for operating a measuring probe for measuring a gas concentration | |
| DE102016224771A1 (en) | Gas sensor diagnostic procedure | |
| WO2000010002A1 (en) | Method and device for calibrating a probe system comprised of an exhaust probe and of a control circuit for a motor vehicle | |
| DE102005047443A1 (en) | Gas sensor, has electrodes comprising respective high and low activities, where effect on activity with respect to oxidation or reduction of gas component is calibrated at electrodes by free oxygen present in measuring gas mixture | |
| EP1105719A1 (en) | Circuit for controlling a pump current of an exhaust probe in a motor vehicle | |
| DE102018201266A1 (en) | Method for determining an adjusted compensation factor of an amperometric sensor and amperometric sensor | |
| WO1999057555A1 (en) | METHOD FOR DETERMINING NOx CONCENTRATION | |
| DE102019203749A1 (en) | Method for determining an error in an exhaust gas sensor of an internal combustion engine | |
| DE102019209456B3 (en) | Method for signal-optimized operation of a NOx / NH3 exhaust gas sensor for an internal combustion engine | |
| EP3064937B1 (en) | Operating method for a broadband lambda probe | |
| DE102010039188A1 (en) | Method for detecting component e.g. oxygen in exhaust gas of combustion engine, involves applying voltage nearer to Nernst voltage to pump cell, to determine storage capacity value that affects value of current flowing via pump cell | |
| DE102014226922A1 (en) | Method for the diagnosis of connecting lines and evaluation device for carrying out the method | |
| DE102012224374A1 (en) | Method for diagnosing an electrical line to an electrode of a sensor element for detecting at least one property of a sample gas in a sample gas space | |
| EP1084399B1 (en) | Method for determining nox concentration | |
| DE102019204771A1 (en) | Method for determining the ammonia content in the exhaust gas of an internal combustion engine and exhaust gas sensor for this purpose | |
| DE102018213352A1 (en) | Method for determining the ammonia content in the exhaust gas of an internal combustion engine and exhaust gas sensor therefor | |
| DE102022202504A1 (en) | Method for diagnosing an exhaust gas sensor for an internal combustion engine, exhaust gas sensor and internal combustion engine | |
| EP4433697A1 (en) | Method for operating an exhaust-gas sensor for an internal combustion engine, and exhaust-gas sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R012 | Request for examination validly filed | ||
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01N0027407000 Ipc: G01N0027417000 |
|
| R079 | Amendment of ipc main class |
Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: G01N0027417000 Ipc: G01N0027419000 |
|
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: CPT GROUP GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
|
| R016 | Response to examination communication | ||
| R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
| R020 | Patent grant now final |