用於監視寬帶Lambda探頭的方法
2023-07-19 04:47:06
用於監視寬帶Lambda探頭的方法
【專利摘要】本發明涉及一種用於確定Lambda探頭的泵浦單元和/或能斯特單元的極化以用於診斷寬帶Lambda探頭的方法。根據本發明規定：在第一方法步驟中給泵浦單元和/或能斯特單元施加電壓或電流脈衝(12)，並且在第二方法步驟中確定泵浦單元(22,26)和/或能斯特單元處的電壓或者與極化相關聯的參量或其時間變化曲線並將其用作為極化的度量，並且監視寬帶Lambda探頭的、通過所確定的極化的功能。對極化的確定可以作為一次或多次實施的電壓測量或者通過確定相關控制裝置、如電機控制裝置的泵浦電流調節器中的極化的效應來進行。與極化相關聯的參量可以是泵浦電流調節器的反應。
【專利說明】用於監視寬帶Lambda探頭的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用於確定Lambda探頭的泵浦單元和/或能斯特單元的極化以用於診斷寬帶Lambda探頭的方法。
【背景技術】
[0002]寬帶Lambda探頭的輸出信號由外部布線來分析，所述外部布線附加地用於調整和監視寬帶Lambda探頭的運行參數以及監視電纜連接。在此情況下，在寬帶Lambda探頭的能斯特單元處以及泵浦單元處都出現在調整泵浦電壓和分析輸出信號時必須加以考慮的極化電壓。儘管針對極化電壓可以為不同類型的寬帶Lambda探頭確定理論值，但是實際值由於製造分散以及探頭的老化效應而部分顯著地偏離於理論值。
[0003]在發明人的文獻DE 10 2008 001697 Al中描述了一種經改善的布線，該布線允許除了運行廢氣傳感器以外還檢測關於在那裡用作廢氣傳感器的寬帶Lambda探頭的運行狀態的信息、存儲該信息並且通過數字接口將該信息轉發給上級電機控制裝置。該裝置使得能夠診斷該布線與寬帶Lambda探頭之間的電纜連接以獲悉短路和斷路以及對接線端子處容許的電壓的遵循。廢氣傳感器的運行準備可以被檢測，並且其電極極化和老化可以連續地被監視。為了執行該測量並且為了調整不同的運行狀態，寬帶Lambda探頭在控制電子設備的彼此相繼的開關狀態下被不同地電布線，並且相應地被不同地施加電。在此，可能導致測量受到之前的開關狀態的影響。示例性地，開關狀態可導致寬帶Lambda探頭的能斯特單元的不期望的極化，該極化在接下來的開關狀態下導致能斯特單元處的能斯特電壓的測量值的失真。
[0004]在發明人的文獻DE 102010000663A1中描述了一種用於運行內燃機的廢氣通道中的寬帶Lambda探頭以及檢測關於寬帶Lambda探頭的運行狀態的信息的設備。該設備使得能夠診斷用於控制和分析寬帶Lambda探頭的信號的電子設備之間的電纜連接以獲悉斷路和短路。另外，該設備使得能夠匹配如由於引線之間的電容以及抗幹擾措施而可能需要的再充電校正。
[0005]根據現有技術，確定連續運行中的寬帶Lambda探頭的極化迄今為止僅僅以非常有限的程度是可能的。但是由於廢氣傳感器處的老化效應，用於在內燃機的不同工作點處改善測量精度的這樣的確定是有利的。
【發明內容】
[0006]本發明的任務是，提供一種方法，該方法使得能夠在連續運行中診斷和考慮傳感器元件、尤其是寬帶Lambda探頭中的泵浦單元和能斯特單元的極化電壓。
[0007]本發明的任務通過如下方式來解決:在第一方法步驟中給泵浦單元和/或能斯特單元施加電壓或電流脈衝，並且在第二方法步驟中確定泵浦單元和/或能斯特單元處的電壓或者與極化相關聯的參量或其時間變化曲線並將其用作為極化的度量，並且監視寬帶Lambda探頭的、通過所確定的極化的功能。對極化的確定可以作為一次或多次實施的電壓測量或者通過確定相關控制裝置、如電機控制裝置的泵浦電流調節器中的極化的效應來進行。與極化相關聯的參量可以是泵浦電流調節器的反應。電流測量可以在一個階段期間通過同時施加電流脈衝或者在脈衝間歇中進行。針對能斯特單元和泵浦單元，極化可以用於診斷目的。對泵浦單元的極化的確定可以通過補充所分配的控制設備中的計算規則來用於改善Lambda信號的精度。
[0008]在該方法的一個擴展方案中，在第一方法步驟中，在寬帶Lambda探頭的常規運行中給泵浦單元和/或能斯特單元施加電壓脈衝或電流脈衝，或者在第一方法步驟中，中斷寬帶Lambda探頭的常規運行，並且在診斷周期中給泵浦單元和/或能斯特單元施加所設置的電壓脈衝或電流脈衝。對寬帶Lambda探頭的診斷也因此可以在連續運行期間進行得使得可以確定老化並且可以在確定廢氣的Lambda值時考慮到極化的效應。施加電流脈衝也可以通過預先給定所定義的、所設置的脈衝來進行，該脈衝示例性地適於確定階躍響應。
[0009]如果在第一方法步驟中給能斯特單元用單向電流脈衝通電以用於設置參考泵浦電流或者確定內阻並且在第二方法步驟中在單向電流脈衝以後的預先給定的時間確定能斯特單元處的電壓或與極化相關聯的參量並將其用作能斯特單元的極化的度量，則可以在寬帶Lambda探頭的正常運行期間確定能斯特單元的極化。在此，在相對於電流脈衝在電流脈衝之前或之後的預定時間進行用於表徵極化的測量。在第二階段中對極化的評估也可以通過對能斯特電壓作出反應的泵浦電流調節器在考慮到其設計以及在其中使用的計算算法的情況下來進行。
[0010]用於確定泵浦單元的極化的方法的一個實施方式規定:在第一方法步驟中給泵浦單元施加由電流脈衝和反脈衝構成的脈衝對，並且在第二方法步驟中在電流脈衝和反脈衝之前和/或之後的預先給定的時間確定泵浦單元處的電壓，並且將其用作為泵浦單元的極化的度量。在此情況下，電流脈衝的高度可以是可調整的。
[0011]在根據本發明方法的一個有利的擴展方案中，在第一方法步驟中給泵浦單元用脈衝和反脈衝通電，在第二方法步驟中在各一個脈衝間歇中在脈衝以後的預先給定的時刻測量泵浦單元上的第一電壓並且在反脈衝之後的預先給定的時刻確定泵浦單元上的第二電壓，並且將第一電壓與第二電壓之間的差用作泵浦單元的極化的度量。在實際擴展方案中，在穩定的Lambda值的情況下在第一測量周期中在經調整運行中所使用的電流脈衝以後確定未通電的泵浦單元處的電壓UpOl。在第二測量周期中，在預先給定並由此已知的示例性地在油氣情況下使用的電流脈衝以後，確定未通電的泵浦單元處的電壓Up02。電壓值之差UpOl - Up02是寬帶Lambda探頭的極化的度量。如果該差為小的，則泵浦單元被分級為弱極化的，如果電壓值的差為高的，則該泵浦單元被分級為強極化的。
[0012]該方法的一個實施方式規定:在第二方法步驟中，在相應電流脈衝期間和以後的多個預先給定時刻確定泵浦單元處的電壓值，並且在考慮到寬帶Lambda探頭的運行參數和/或廢氣參數的情況下將電壓值的變化曲線或者與極化相關聯的參量的變化曲線用作為泵浦單元的極化的度量。在此情況下，可以表徵對泵浦單元的通電的階躍響應，其電壓變化曲線提供關於泵浦單元的可極化性的信息。為了評估可極化性，附加地使用Lambda探頭的溫度以及廢氣的組成。
[0013]對由於老化而隨著容許度量具有對極化電壓的上升的需求的廢氣探頭的識別可以通過如下方式來實現:確定寬帶Lambda探頭的極化並且將其與預先給定的極限值比較，並且在極化高於該極限值的情況下將寬帶Lambda探頭分級為有故障的。
[0014]為了衰減高頻幹擾和高壓輸入，在寬帶Lambda探頭的信號線處設置抗幹擾電容。如果泵浦單元的泵浦電流被脈衝控制而不是以模擬方式在時間和值上連續地被調整，則有電流附加地流經泵浦單元，該電流對抗幹擾電容和另外的對地電容再充電。該再充電電流必須在確定實際泵浦電流時加以考慮。但是所需的校正依賴於廢氣的瞬時Lambda值、廢氣的溫度以及依賴於泵浦單元的極化。尤其是在理想地沒有泵浦電流流動的運行點Lambda=1，由於電容的再充電造成的故障電流引起特別嚴重的影響。因此有利的是，確定寬帶Lambda探頭的泵浦單元的極化，並且利用極化校正再充電校正。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]下面根據附圖中所示的實施例進一步闡述本發明。其中:
圖1示出了寬帶Lambda探頭的泵浦電流的時間圖；
圖2示出了寬帶Lambda探頭的泵浦單元處的電壓的時間圖。
【具體實施方式】
[0016]圖1在泵浦電流圖10中在電流軸11上沿著第一時間軸18示出了流經雙單元寬帶Lambda探頭的泵浦單元的時間電流變化曲線。在第一電流脈衝12以後，時間電流變化曲線的周期14開始，該周期結束於第三電流脈衝17。緊接著第一電流脈衝12的是電流間歇13，緊接著電流間歇13的是第二電流脈衝15，該第二電流脈衝15具有與第三電流脈衝17相反的極性。第三電流脈衝17的脈衝開始16是時變可調的，並且確定周期14期間的佔空比。通過脈衝開始16來設置在周期14期間流經泵浦單元的總泵浦電流，或者在考慮到寬帶Lambda探頭的能斯特單元的能斯特電壓的情況下調節該總泵浦電流。總泵浦電流附加地可以通過電流脈衝12、15和17的高度來調整。根據本發明，電流脈衝12、15和17表示對泵浦單元的用於確定其極化的激勵。
[0017]圖2在電壓圖20中在電壓軸21上沿著第二時間軸30示出了寬帶Lambda探頭的泵浦單元處在脈衝式通電期間的電壓。在第一階段31、第三階段33和第五階段35中，在不通電的情況下進行電壓測量。在第二階段32中，在正電流脈衝期間測量電壓，在第四階段34中在負電流脈衝期間測量電壓。在弱極化的泵浦單元處得出第一電壓變化曲線24，在強極化的泵浦單元處得出第二電壓變化曲線25。對於第一電壓變化曲線24特徵性的是，在未通電的第三階段33開始時和在同樣未通電的第五階段35開始時電壓的第一電壓差28由於分別處於其之前的通電的第二階段32和第四階段34而出現，該電壓差表徵泵浦單元的極化。在具有第二電壓變化曲線25的強極化的泵浦單元的情況下，得出在未通電的第三階段33開始時和在同樣未通電的第五階段35開始時的電壓之間的第二電壓差29，其中第二電壓差29大於第一電壓差28。
[0018]對電壓差28、29的評估可以在與預先給定的極限值相比較的情況下用於評估寬帶Lambda探頭的老化並且必要時將探頭分級為有故障的。在通電的第二和第四階段32、34結束時，在第一電流脈衝22以後出現電壓並且在第二電流脈衝26以後出現電壓，這些電壓的高度依賴於泵浦單元的極化。對在通電的和未通電的階段31、32、33、34和35上的整個電流變化曲線24、25的評估同樣可以用於評估極化。[0019]在脈衝式通電的情況下，必須考慮到寬帶Lambda探頭處的對地電容，該對地電容示例性地為了衰減寬帶Lambda探頭的信號線處的高頻幹擾和高壓輸入而被設置為抗幹擾電容。由此出現的所謂的再充電誤差必須在用於確定正確的平均泵浦電流的再充電校正中加以考慮。再充電誤差依賴於內燃機的關於廢氣組成的運行狀態，依賴於廢氣和寬帶Lambda探頭的溫度以及依賴於泵浦單元處的極化電壓。通過根據本發明改善的對泵浦單元的極化的確定，因此也可以改善再充電校正。
【權利要求】
1.用於確定寬帶Lambda探頭的泵浦單元和/或能斯特單元的極化以用於診斷寬帶Lambda探頭的方法,其特徵在於,在第一方法步驟中給所述泵浦單元和/或所述能斯特單元施加電壓脈衝或電流脈衝，並且在第二方法步驟中確定所述泵浦單元和/或所述能斯特單元處的電壓或電壓變化曲線或者與極化相關聯的參量或其時間變化曲線並將其用作為極化的度量，並且監視所述寬帶Lambda探頭的、通過這樣確定的極化的功能。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，在第一方法步驟中，在所述寬帶Lambda探頭的常規運行中給所述泵浦單元和/或所述能斯特單元施加電壓脈衝或電流脈衝，或者在第一方法步驟中，中斷所述寬帶Lambda探頭的常規運行，並且在診斷周期中給所述泵浦單元和/或所述能斯特單元施加所設置的電壓脈衝或電流脈衝。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，在第一方法步驟中，給所述能斯特單元用單向電流脈衝通電以用於設置參考泵浦電流或者用於確定內阻，並且在第二方法步驟中，在所述單向電流脈衝以後的預先給定的時間確定所述能斯特單元處的電壓或與極化相關聯的參量並將其用作為所述能斯特單元的極化的度量。
4.根據權利要求1至3之一所述的方法，其特徵在於，在第一方法步驟中，給所述泵浦單元施加由電流脈衝和反脈衝構成的脈衝對，並且在第二方法步驟中，在所述電流脈衝和所述反脈衝之前和/或之後的預先給定的時間確定所述泵浦單元處的電壓並將其用作為所述泵浦單元的極化的度量。
5.根據權利要求1至4之一所述的方法，其特徵在於，在第一方法步驟中，給所述泵浦單元用脈衝和反脈衝通電，並且在第二方法步驟中，在各一個脈衝間歇中在所述脈衝以後的預先給定的時刻測量所述泵浦單元上的第一電壓並且在所述反脈衝之後的預先給定的時刻確定所述泵浦單元上的第二電壓，並且將第一電壓與第二電壓之間的差用作為所述泵浦單元的極化的度量。
6.根據權利要求1至5之一所述的方法，其特徵在於，在第二方法步驟中，在相應電流脈衝期間和以後的多個預先給定的時間確定所述泵浦單元處的電壓值，並且在考慮到所述寬帶Lambda探頭的運行參數和/或廢氣參數的情況下將所述電壓值的變化曲線或者與極化相關聯的參量的變化曲線用作為所述泵浦單元的極化的度量。
7.根據權利要求1至6之一所述的方法，其特徵在於，確定所述寬帶Lambda探頭的極化並且將其與預先給定的極限值比較，並且在所述極化高於所述極限值時將寬帶Lambda探頭分級為有故障的。
8.根據權利要求1至7之一所述的方法，其特徵在於，確定所述寬帶Lambda探頭的泵浦單元的極化並且利用所述極化校正再充電校正。
【文檔編號】G01N33/00GK103998923SQ201280063234
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2012年11月15日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】B.萊德曼, C.貝福特, R.賴施爾 申請人:羅伯特·博世有限公司