專利名稱：Nox傳感器的自診斷方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有在獨立權(quán)利要求前序部分中所述特征的NOX傳感器的自診斷方法和裝置。
背景技術(shù)：
為了減少汽車的有害物質(zhì)排放，近年來提出了所謂的隨車診斷(OBD)，并在越來越多的國家中，通過法律規(guī)定把OBD應(yīng)用到新批準(zhǔn)生產(chǎn)的汽車中。從1995年以來，在美國已逐步貫徹的OBD II要求監(jiān)控與排放有關(guān)的所有部件，特別是催化器、空燃比(Lambda)探測器、廢氣再循環(huán)、油箱排氣、燃燒斷續(xù)器、測試器接口、操作保護(hù)裝置和二次進(jìn)氣系統(tǒng)。在被OBD II監(jiān)控的部件產(chǎn)生功能故障或失靈的情況下，診斷燈點亮并存儲一個故障代碼，所以汽車的或車間的司機(jī)就可采取相應(yīng)措施來消除故障。
為了滿足法定的廢氣標(biāo)準(zhǔn)，在稀薄混合氣運轉(zhuǎn)和分層進(jìn)氣運轉(zhuǎn)中具有較少耗油量的現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)中，必須進(jìn)行NOX排放的附加的再處理。為了解決這個問題，最好在排放設(shè)備中使用一個NOX存儲催化器。為了達(dá)到發(fā)動機(jī)的高的排放穩(wěn)定性，在該存儲催化器后面連接一個NOX傳感器，用它可進(jìn)行稀薄混合氣運轉(zhuǎn)和NOX再生運轉(zhuǎn)的特別精確的調(diào)節(jié)。
就上述的隨車診斷要求而言，也要求對NOX傳感器的功能進(jìn)行監(jiān)控。在這方面，文獻(xiàn)EP 08 92265 A1已提出了一種測定氣體氧化物的氣體傳感器，這種傳感器在一個雙擴(kuò)散室系統(tǒng)中進(jìn)行廢氣測定。擴(kuò)散室具有測量用的能斯脫元件(Nernst-zellen)。在第一擴(kuò)散室內(nèi)，從混合氣抽出氧分子，并在第二擴(kuò)散室中把被測定氣體氧化物例如氮氧化物分解為氮和氧。把加到第一擴(kuò)散室的抽運元件電壓調(diào)節(jié)到一個恒定值，此值相當(dāng)于在該室中的一個恒定的氧濃度。為了自診斷該傳感器，必須驗證在第一擴(kuò)散室中被調(diào)到一個恒定值的氧濃度是否在一個加熱過程結(jié)束后仍保持在一個預(yù)定的范圍內(nèi)。如果不是這樣，則推斷為一種故障。文獻(xiàn)EP 0892265 A1列舉了作為NOX傳感器可能產(chǎn)生的功能性故障有一個主抽運元件或一個輔助抽運元件的功能故障，到一個NOX傳感器控制器或到一個加熱裝置的線路中斷以及傳感器電極的功能故障。此外，文獻(xiàn)EP 0887640A1描述了這類氣體傳感器的自診斷功能的另一種方法，該方法是對表征傳感器溫度的氣體傳感器的內(nèi)阻進(jìn)行監(jiān)控，如果相應(yīng)的內(nèi)阻在一個預(yù)定的時間內(nèi)未達(dá)到一個預(yù)定的值，則被斷定為氣體傳感器的一個故障。
上述這些方法存在這樣的缺點從傳感器的不同的診斷中區(qū)分出不同的可能的故障原因是有限的，因為分別只有一個與第一擴(kuò)散室對應(yīng)的抽運元件電壓或與該內(nèi)阻等效的電壓是根據(jù)電壓范圍進(jìn)行監(jiān)控的。這就給維護(hù)、修理和采取避免故障的預(yù)防性措施造成困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出最好布置在內(nèi)燃機(jī)排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷的一種方法和一種裝置，用這種方法可達(dá)到不同的和可靠的故障診斷。
這個目的是通過獨立權(quán)利要求所述的特征來實現(xiàn)的。
根據(jù)本發(fā)明，在一個最好布置在內(nèi)燃機(jī)排氣設(shè)備中的NOX傳感器中，確定一個表征廢氣的λ值的λ信號的值。為了測定廢氣的NOX濃度，NOX傳感器具有一個調(diào)節(jié)氧分壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個NOX、測量裝置來提供一個表征廢氣的NOX濃度的NOX信號。將確定的λ信號值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下廢氣的可信的λ值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。這樣，NOX傳感器的不同的和可靠的故障診斷就變得可能，因為由NOX傳感器提供的廢氣λ值的信息反映了NOX傳感器的瞬態(tài)工作方式，而用于比較的λ值的可信的值則基于與NOX傳感器的工作方式無關(guān)的其他傳感器測量的λ值或λ值的模型化。
根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，NOX信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的NOX濃度的可信值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。
根據(jù)本發(fā)明的又一種實施方式，在既考慮λ信號又考慮NOX信號的情況下，形成一個NOX診斷信號。
在本發(fā)明的一種優(yōu)選方式中，NOX傳感器具有兩個共同作用的擴(kuò)散室，以便測定廢氣中的NOX濃度。其中，第一擴(kuò)散室具有一個用于調(diào)節(jié)第一擴(kuò)散室中的氧分壓力的測量抽運元件，而第二擴(kuò)散室則具有一個提供一個表征廢氣中NOX濃度的NOX信號用的NOX測量抽運元件。這兩個測量抽運元件最好按能斯脫原理工作。根據(jù)本發(fā)明，借助于氧測量抽運元件來確定一個表征廢氣λ值的λ信號。λ信號的確定值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的廢氣的可信的λ值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。
如果確定一個必要時最好是第一擴(kuò)散室的調(diào)節(jié)到一個恒定值的調(diào)節(jié)信號，將確定的值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的可信值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果形成另一個相應(yīng)的NOX傳感器診斷信號，則可進(jìn)一步提高診斷的精確度和種類。
如果NOX傳感器具有一個加熱裝置和一個相應(yīng)的溫度測試裝置，該溫度測試裝置的一個溫度信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的NOX傳感器溫度的可信值進(jìn)行比較并根據(jù)比較值形成一個溫度信號診斷信號，則亦可提高診斷的精確度和種類。
如果加熱裝置具有一個調(diào)節(jié)器并在規(guī)定的調(diào)節(jié)時間后監(jiān)控溫度信號的值是否相當(dāng)于一個低于NOX傳感器規(guī)定工作溫度的溫度，則可按特別簡單的方式查出加熱裝置和/或溫度測試裝置范圍內(nèi)的故障。
在本發(fā)明的一種特別簡單的實施方式中，溫度測試裝置是根據(jù)確定NOX傳感器的內(nèi)阻的原理進(jìn)行工作的。
如果在未加熱和加熱NOX傳感器時進(jìn)行λ信號、NOX信號、抽運元件信號或溫度信號的比較，則可達(dá)到特別廣泛的診斷。
隨后在進(jìn)行λ信號、NOX信號、調(diào)節(jié)信號或溫度信號的比較時，如果監(jiān)控是否保持規(guī)定的最大值、最小值或公差值，則可特別便捷地檢出到電源電位的或接地的短路或線路中斷。
在本發(fā)明的另一種實施方式中，對工作參數(shù)的預(yù)定值在規(guī)定的時間間隔內(nèi)中斷診斷信號的形成，這樣就可避免錯誤的故障信號。此外，為了避免錯誤的故障信號，在本發(fā)明的另一個實施形式中，以一定的條件為前提，消除設(shè)定的故障信號。這種消除最好與內(nèi)燃機(jī)存在規(guī)定的工作參數(shù)聯(lián)系起來。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施形式，如果把相當(dāng)于確定的故障的NOX傳感器診斷信號與相應(yīng)工作參數(shù)的值一起存儲起來，則可提高維護(hù)和修理措施的效率。
如果只在沒有消除的故障信號時才點亮信號燈，則可達(dá)到對故障報警的可靠性的提高。
一個布置在內(nèi)燃機(jī)排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷用的本發(fā)明裝置用來實施本發(fā)明的方法并可達(dá)到內(nèi)燃機(jī)的NOX排放的精確的和可靠的控制。
在該裝置的一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)型式中，排氣設(shè)備具有一個NOX存儲催化器和一個位于其上游任意位置的預(yù)催化器。NOX傳感器可布置在NOX存儲催化器的下游和/或上游。這種裝置改善了內(nèi)燃機(jī)的環(huán)境宜人的和可靠的工作。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點可從各項從屬權(quán)利要求中以及從結(jié)合附圖所示的本發(fā)明優(yōu)選實施例的下面的說明中得知。
附圖表示以下示意圖

圖1帶有排氣設(shè)備的一臺內(nèi)燃機(jī)；圖2發(fā)動機(jī)控制器的組成部分；圖3一個雙室NOX傳感器；圖4一個NOX傳感器的典型的測量信號變化曲線；圖5一個NOX信號的監(jiān)控范圍；圖6一個寬帶λ信號的監(jiān)控范圍；圖7一個λ階躍信號的監(jiān)控范圍；圖8一個抽運元件信號的監(jiān)控范圍；圖9一個溫度信號的監(jiān)控范圍。
在圖1所示汽車內(nèi)燃機(jī)10后面連接了一個排氣設(shè)備20，該排氣設(shè)備具有一個預(yù)催化器21、最好一個常規(guī)的三元催化器和一個NOX存儲催化器22。為了控制或調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)10，設(shè)置了一個發(fā)動機(jī)控制器30，該控制器包括一個診斷裝置40，用于布置在NOX存儲催化器22下游的一個NOX傳感器23的自診斷。其他的NOX傳感器可布置在NOX存儲催化器22的上游。此外，排氣設(shè)備20具有一個探測預(yù)催化器21上游的廢氣的λ值用的最好為線性的λ探測器25以及一個測量預(yù)催化器21下游的廢氣溫度用的溫度傳感器24。在廢氣設(shè)備20上連接了一個廢氣再循環(huán)系統(tǒng)27。
NOX傳感器23是一種在下面尚待詳細(xì)說明的可加熱的雙室NOX傳感器，它的輸出信號輸入一個NOX傳感器控制器26中，該控制器輸出信號UO2、UVP、UNOX、UVS、URI，這些信號通過對應(yīng)的信號輸入端31輸入發(fā)動機(jī)控制器30。在NOX傳感器控制器26上加一個供電電壓UBatt。接地電位UO表示。NOX傳感器控制器26最好布置在空間上接近NOX傳感器23的地方，以便在這兩個傳感器之間只需要短的信號線。由NOX傳感器控制器26發(fā)出的信號通過導(dǎo)線或電纜線束供入發(fā)動機(jī)控制器30的測量信號輸入端31。這些信號從測量信號輸入端31輸入診斷裝置40。作為其他部件，發(fā)動機(jī)控制器還具有一個NOX傳感器信號處理裝置50、一個NOX存儲催化器-診斷裝置60和一個NOX存儲催化器-調(diào)節(jié)裝置70。最好用一個溫度調(diào)節(jié)的NOX傳感器23，其調(diào)節(jié)通過一個NOX傳感器加熱裝置80來進(jìn)行，該加熱裝置通過一個接頭32與NOX傳感器控制器26連接。
圖2表示發(fā)動機(jī)控制器30的這兩個部件之間的信號通路的示意圖。由NOX傳感器信號處理裝置50算出一個NOX物流信號52，并將該信號輸入NOX存儲催化器-診斷裝置60和NOX存儲催化器-調(diào)節(jié)裝置70。此外，從NOX傳感器信號處理裝置50把一個NOX濃度信號51輸入這兩個裝置60和70。如果NOX存儲催化器診斷裝置60檢測出一個故障，則發(fā)出一個故障信號61。NOX存儲催化器-調(diào)節(jié)裝置70產(chǎn)生一個理論λ信號71以及一個NOX存儲信號72，用這個信號可要求NOX存儲催化器22的再生。
內(nèi)燃機(jī)10的工作參數(shù)例如廢氣溫度、負(fù)荷、轉(zhuǎn)數(shù)、未處理排放等都由發(fā)動機(jī)控制器30按公知的方式作為NOX傳感器23、溫度傳感器24、λ探測器25以及其他(未示出的)傳感器的信號進(jìn)行采集。內(nèi)燃機(jī)10的工作參數(shù)由發(fā)動機(jī)控制器30通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)例如內(nèi)燃機(jī)10的供氣管11中的一個節(jié)流閥12或廢氣再循環(huán)系統(tǒng)27來控制。發(fā)動機(jī)控制器30和內(nèi)燃機(jī)10或調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)之間的通信通過一個電纜系統(tǒng)或總線系統(tǒng)33來完成。
圖3所示用來測量廢氣的NOX濃度的NOX傳感器是具有第一和第二擴(kuò)散室232、236的雙室傳感器。含有NOX、O2和其他成分的一部分廢氣可通過擴(kuò)散勢壘區(qū)233到達(dá)第一擴(kuò)散室232。擴(kuò)散室232具有一個按能斯脫原理工作的、帶抽運電極P1的氧測量抽運元件231。借助該抽運電極可改變擴(kuò)散室232中的氧含量。廢氣通過另一個擴(kuò)散勢壘235到達(dá)第二擴(kuò)散室236。這個擴(kuò)散室具有一個同樣按能斯脫原理工作的、帶抽電極P2的NOX測量抽運元件237。廢氣中合有的氮氧化物通過內(nèi)部的P2電極的一種特殊材料催化分解成N2和O2。為了進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)，象公知的那樣，用一個帶電極P3的參考元件234。
NOX傳感器23的工作方式可用廢氣的λ值對應(yīng)的λ信號來確定。在氧測量抽運元件231上加一個抽運電壓UVS。電流ICP是這樣調(diào)節(jié)的，使第一擴(kuò)散室232中的氧濃度形成一個恒定的、最好是化學(xué)計量的值。從抽運電流IP1中計算寬帶λ值UO2。電壓UVP相當(dāng)于一個λ階躍信號。通過擴(kuò)散室237的抽運元件電流IP2可確定一個與廢氣中的NOX濃度相應(yīng)的電壓信號UNOX。
為了保證在NOX測量時所需的最低溫度。NOX傳感器23具有一個加熱元件238，加熱電壓UH可由加熱裝置80供入該加熱元件。一個對應(yīng)的溫度測量裝置發(fā)出一個溫度信號，從該溫度信號可確定NOX傳感器溫度。溫度測量最好按公知的方式通過確定NOX傳感器內(nèi)阻RI來進(jìn)行。在這種情況中，作為溫度測量裝置就是NOX傳感器23本身和NOX控制器26，該控制器從內(nèi)阻測量中算出一個表示內(nèi)阻RI的電壓信號URI。
本發(fā)明方法基于這樣的理念，即把NOX傳感器23提供的、對應(yīng)于廢氣的λ值和/或NOX濃度的信息用于自診斷。為此，把NOX傳感器提供的信號與可信值進(jìn)行比較。為此診斷裝置40具有比較裝置和測算裝置，前者用來對信號的值與規(guī)定的試樣進(jìn)行比較并形成一個比較結(jié)果，后者則用來形成和輸出一個相應(yīng)的NOX傳感器診斷信號。診斷裝置40最好由一個微控制器組成，它包括一個中央處理器(CPU)、一個程序存儲器、一個數(shù)據(jù)存儲器以及輸入和輸出接口。在發(fā)生故障時，發(fā)出一個故障信號41。但如果沒有檢測出故障，則由診斷裝置40最好發(fā)出一個有效信號42，該信號輸入NOX存儲催化器-診斷裝置60和NOX存儲催化器-調(diào)節(jié)裝置70。
下面首先就基于分析λ值的信號的情況時的方法進(jìn)行較詳細(xì)的說明。例如在一個只讀存儲器(ROM)中作為特性曲線存儲的試樣表示λ信號的可信值并根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作參數(shù)進(jìn)行選擇。NOX控制器26最好算出一個寬帶λ信號UO2和/或一個λ階躍信號UVP，并把這兩個信號與相應(yīng)的可信值進(jìn)行比較。不言而喻，為了確定可信值，也可用布置在預(yù)催化器下游的λ傳感器24提供的信號以及其他傳感器的信號。
對試樣而言，一方面可考慮通過NOX傳感器23的老化或霉化來產(chǎn)生故障。這方面的例子是抽運元件231、237之一中的故障或傳感器電極P1、P2、P3的腐蝕。另一方面可通過例如對電池電壓UBatt、對接地電壓UO短路或在信號從NOX傳感器控制器26輸入發(fā)動機(jī)控制器30的信號輸入端31時引起線路中斷來產(chǎn)生故障。在這兩種情況中，故障都導(dǎo)致在內(nèi)燃機(jī)10預(yù)定工作參數(shù)時上述信號的不可信的值。
此外，最好考慮內(nèi)燃機(jī)10的不同運轉(zhuǎn)點，例如分層充氣運轉(zhuǎn)、均勻稀薄混合氣運轉(zhuǎn)、全負(fù)荷運轉(zhuǎn)、滑轉(zhuǎn)和/或內(nèi)燃機(jī)的NOX催化器再生，因為內(nèi)燃機(jī)10的不同運轉(zhuǎn)點分別相應(yīng)于廢氣的不同的λ值。下面舉一個例子來說明這個問題。
在滑轉(zhuǎn)中，例如汽車在下坡路段上時，內(nèi)燃機(jī)10的噴油停止，此時由內(nèi)燃機(jī)10吸入的空氣通過排氣閥進(jìn)入排氣設(shè)備20，而氧的濃度不發(fā)生明顯的變化?，F(xiàn)在對NOX傳感器23的λ信號與λ探測器25的信號進(jìn)行比較。該探測器顯示一個最大的氧濃度。與此相反，如果NOX傳感器在一個預(yù)定的時間間隔發(fā)出一個λ信號，該信號相當(dāng)于具有較低氧濃度的廢氣，則它相對于λ探測器25的信號來說是一個不可信的值。所以，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于滑轉(zhuǎn)時，應(yīng)考慮一個與這種運轉(zhuǎn)相應(yīng)的可信λ值來進(jìn)行比較。此時，還要考慮信號動態(tài)。例如考慮排氣設(shè)備具有一個最終的氣體工作時間，所以可在一個布置在NOX催化器下游的NOX傳感器上觀察一個具有一個延遲時間的與滑轉(zhuǎn)對應(yīng)的λ值，在相應(yīng)的時間內(nèi)，NOX傳感器診斷信號的輸出中斷。
基于λ信號監(jiān)控的診斷的一種附加的或替換的方法是，可對信號UNOX以及補充地對NOX傳感器的信號UVS和URI進(jìn)行監(jiān)控。此時，原則上完全按λ信號的情況進(jìn)行。然后，從對應(yīng)于單個信號UO2，UVP，NOX，UVS和URI的診斷信號中可通過組合形成一個總的NOX傳感器診斷信號。
一個特別重要的工作參數(shù)是NOX傳感器的溫度。在測量廢氣的NOX濃度時，該傳感器必須具有一個最低溫度。圖4表示該傳感器加熱前后的信號UO2、UVP、UNOX、UVS和URI的時間變化過程的原理圖。在達(dá)到最低溫度之前，信號的值基本上位于一個恒定的水平。圖4中的RI表示具有負(fù)溫度特性的NOX傳感器的與溫度有關(guān)的內(nèi)阻。大約從時間值200起，RI顯示出急劇下降。從這個相當(dāng)于加熱到工作溫度的NOX傳感器23的時刻起，所述的信號值比先前時間間隔內(nèi)的信號值具有較大的變化。在監(jiān)控NOX傳感器23的上述信號時，最好考慮NOX傳感器23的加熱前后的信號的不同特性。
下面用圖5至9來表示信號UNOX、UO2、UVP、UVS和URI的電壓監(jiān)控的優(yōu)選范圍。不言而喻，下面所述的情況只是一些例子，本發(fā)明決不受這些例子的限制。
圖5表示NOX信號UNOX的范圍監(jiān)控示意圖。在時刻TZ接通內(nèi)燃機(jī)10的點火，然后在TMS起動發(fā)動機(jī)。從時刻TH起，NOX傳感器23被加熱。在TMS和TH之間的時間間隔內(nèi)，監(jiān)控NOX信號是否在一個預(yù)定的公差范圍B1內(nèi)。圖中的縮寫i.0表示在這種情況中沒有故障。從時刻TMS起，監(jiān)控NOX信號是否小于一個預(yù)定的最小值，該值相當(dāng)于對地UO短路。這種監(jiān)控也可在超過時刻TH即在NOX傳感器23加熱時進(jìn)行。在兩種情況中，最好只有在預(yù)定的時間間隔內(nèi)出現(xiàn)測量信號超過預(yù)定的極限時，才檢測出某種故障。如果直到時刻TV沒有出現(xiàn)超過預(yù)定的極限，則形成一個表示NOX信號有效的診斷信號。此外，也可監(jiān)控在加熱NOX傳感器23時該信號是否大于一個預(yù)定的閾值。其次，如果內(nèi)燃機(jī)10的滑行停止至少推遲一定的時間，則有利于進(jìn)行范圍B2內(nèi)短路后的監(jiān)控。
圖6表示λ信號UO2的一個范圍監(jiān)控的示意圖。范圍B3和B4相當(dāng)于圖5的NOX傳感器信號的范圍B1和B2。范圍B5表示要在該范圍內(nèi)進(jìn)行λ信號超過一個最大值的監(jiān)控。
圖7表示帶有范圍B6、B7和B8的NOX傳感器23的λ階躍信號UVP的范圍監(jiān)控示意圖，圖中的這三個范圍分別相當(dāng)于圖6的范圍B3、B4和B5。
圖8表示抽運元件信號UVS的范圍監(jiān)控示意圖。范圍B9和B10相當(dāng)于公差帶監(jiān)控和最小故障監(jiān)控。范圍B14考慮例如由于電池電壓UBatt短路引起的最小故障。其他范圍B11、B12、B13和B15則考慮第一測量抽運元件231只允許在一個很窄的公差帶內(nèi)波動一個給定的電壓值。但如果要在一個很窄的公差帶內(nèi)進(jìn)行診斷，則由于制造引起的不同的NOX傳感器之間的數(shù)值分散性，例如在更換NOX傳感器后，需要使這種數(shù)值分散性重新適配上面給定的電壓值。
圖9表示代表NOX傳感器的內(nèi)阻RI的信號URI的范圍監(jiān)控示意圖。這里的前提是，傳感器內(nèi)阻具有一個負(fù)的溫度特性。在范圍B16，在發(fā)動機(jī)起動后和在NOX加熱之前，檢測是否存在一個相當(dāng)于低溫的溫度信號。如從圖4可以看出，在起動后，內(nèi)阻的實際值是相當(dāng)高的。但在這種情況中，只是在前一種工作之后很短的時間內(nèi)即在一個預(yù)熱的傳感器時，則這種情況是不適用的。為了考慮這種情況，例如可用冷卻系統(tǒng)的水溫作為可信度檢驗的工作參數(shù)。在傳感器從時刻TH起被加熱后，在范圍B17內(nèi)檢測傳感器溫度是否在一個不允許的數(shù)值范圍內(nèi)。在預(yù)定的調(diào)節(jié)時間后，這個范圍B17在溫度調(diào)節(jié)時顯示出一個故障。這種情況相當(dāng)于一個加熱調(diào)節(jié)的比例積分調(diào)節(jié)器在預(yù)定的時間停止。其原因可能例如加熱電壓對地或?qū)Batt短路、線路中斷或有缺陷的加熱元件所致。為了考慮冷卻后的發(fā)動機(jī)的情況，在這種情況中，最好通過一個外部溫度傳感器測試的外部溫度值來考慮，并相應(yīng)延長調(diào)節(jié)時間。此外，在包括公差帶i.O.的整個電壓U的范圍內(nèi)進(jìn)行監(jiān)控，是否發(fā)生一個額定值的時間恒定誤差長于一個給定的調(diào)節(jié)時間。這種情況也相當(dāng)于在溫度調(diào)節(jié)時的一個故障。范圍B18描述這樣一種情況，即NOX傳感器沒有加熱，所以電阻值超過最大值，或存在供應(yīng)電壓短路。范圍B19表征低于傳感器電阻值的一個預(yù)定最小值、線路中斷或?qū)Φ囟搪贰?br> 根據(jù)診斷信號的值可進(jìn)行設(shè)定的故障信號的消除。為此，在一個規(guī)定的時間間隔內(nèi)，最好排除故障產(chǎn)生或不產(chǎn)生。此外，對這種排除可設(shè)定這樣的條件，例如NOX傳感器23已加熱、廢氣溫度位于規(guī)定的極限內(nèi)或加熱調(diào)節(jié)裝置80沒有發(fā)出故障信號81。還可設(shè)定這樣的條件，即NOX傳感器內(nèi)阻RI的值不位于理論范圍內(nèi)。在這種情況下，只有存在未排除的故障信號時，信號燈才點亮。
如果設(shè)定一個故障信號41，可將它存儲起來，最好與相應(yīng)的工作參數(shù)一起存儲起來，以便使隨后的故障診斷簡便一些。這種存儲也可在消除故障信號時進(jìn)行，以便對維護(hù)和檢修工作提供偶然故障的信息。
權(quán)利要求
1.一個最好布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷的方法，該傳感器為測量一種廢氣的NOX濃度而具有一個用于調(diào)節(jié)氧分壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個提供表征廢氣NOX濃度的NOX信號用的NOX測量裝置，其特征為，首先確定一個表征廢氣λ值的λ信號，最好是一個寬帶λ信號或一個λ階躍信號，將求出的λ信號值與在規(guī)定工作參數(shù)時的廢氣的可信λ值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。
2.一個最好布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷的方法，該傳感器為測量一種廢氣的NOX濃度而具有一個用于調(diào)節(jié)氧分壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個提供表征廢氣NOX濃度的NOX信號用的NOX測量裝置，其特征為，NOX信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)時的NOX濃度的可信值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。
3.按權(quán)利要求1的方法，其特征為，將NOX信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的NOX濃度的可信值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成另一個NOX傳感器信號。
4.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，調(diào)節(jié)氧分壓力用的調(diào)節(jié)裝置是按能斯脫原理工作的測量抽運元件。
5.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，NOX測量裝置是按能斯脫原理工作的NOX測量抽運裝置。
6.按權(quán)利要求4或5至少一項的方法，其特征為，NOX傳感器具有第一擴(kuò)散室和必要時具有第二擴(kuò)散室，它們分別對應(yīng)一個測量抽運裝置。
7.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，將求出的調(diào)節(jié)信號值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的調(diào)節(jié)信號的可信值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。
8.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，為了NOX傳感器在規(guī)定的溫度進(jìn)行工作，NOX傳感器具有一個相應(yīng)的溫度測量裝置的加熱裝置，其中該溫度測量裝置發(fā)出一個溫度信號，從這個溫度信號中可確定NOX傳感器溫度；將該溫度信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的NOX傳感器溫度的可信值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個溫度診斷信號。
9.按權(quán)利要求8的方法，其特征為，該加熱裝置具有一個溫度調(diào)節(jié)器，并在一個預(yù)定的調(diào)節(jié)時間后，當(dāng)該溫度信號的值相當(dāng)于一個低于NOX傳感器規(guī)定工作溫度的溫度時，形成一個表征一個故障的溫度診斷信號。
10.按權(quán)利要求8或9的方法，其特征為，該溫度測量裝置根據(jù)確定NOX傳感器的內(nèi)阻的原理進(jìn)行工作。
11.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，在加熱和不加熱NOX傳感器的情況下，確定λ信號、NOX信號、調(diào)節(jié)信號或溫度信號的值。
12.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，為了識別線路故障，在λ信號、NOX信號、調(diào)節(jié)信號或溫度信號的值與相應(yīng)的可信值進(jìn)行比較時，檢驗是否保持預(yù)定的最大值、最小值或公差值。
13.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，在一個預(yù)定的時間間隔內(nèi)，在工作參數(shù)規(guī)定值的情況下，中斷一個NOX傳感器診斷信號和/或一個溫度診斷信號的形成。
14.按前述權(quán)利要求至少一項的方法，其特征為，根據(jù)必要時形成的診斷信號的值形成一個NOX傳感器總診斷信號。
15.一個最好布置在內(nèi)燃機(jī)排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷裝置，該傳感器為測量廢氣的NOX濃度而具有一個用于調(diào)節(jié)氧分壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個提供表征廢氣NOX濃度的NOX信號用的NOX測量裝置，其特征為，設(shè)置了一個診斷機(jī)構(gòu)，該診斷機(jī)構(gòu)具有確定一個表征廢氣的λ值的λ信號、最好是一個寬帶λ信號或一個λ階躍信號的λ值的測量裝置，具有λ信號的確定值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的廢氣的可信λ值進(jìn)行比較的并形成一個比較結(jié)果的比較裝置，以及具有形成一個NOX傳感器診斷信號的測算裝置。
16.一個最好布置在內(nèi)燃機(jī)的排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷裝置，該傳感器為測量廢氣的NOX濃度而具有一個用于調(diào)節(jié)氧分壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個提供表征廢氣NOX濃度的NOX信號用的NOX測量裝置，其特征為，設(shè)置了一個診斷機(jī)構(gòu)，該診斷機(jī)構(gòu)具有用于NOX信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)情況下的NOX的可信值進(jìn)行比較的并形成一個比較結(jié)果的比較裝置，以及具有形成一個NOX傳感器診斷信號的測算裝置。
17.按權(quán)利要求15或16至少一項的裝置，其特征為必要時排氣設(shè)備具有一個NOX存儲催化器和一個可選擇布置在該NOX存儲催化器上游的預(yù)催化器；一個NOX傳感器布置在該NOX存儲催化器下游或上游。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種最好布置在發(fā)動機(jī)的排氣設(shè)備中的NOX傳感器的自診斷方法，該傳感器為測量廢氣的NOX濃度而具有一個用于調(diào)節(jié)氧分壓力的調(diào)節(jié)裝置和一個提供表征廢氣NOX濃度的NOX信號用的NOX測量裝置。該方法首先確定一個表征廢氣λ值的λ信號，最好是一個寬帶λ信號或一個λ階躍信號，將λ信號的確定的值與在規(guī)定工作參數(shù)時的廢氣的可信的λ值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。另一種辦法是，也可將NOX信號的值與在規(guī)定工作參數(shù)時的NOX濃度的可信的值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果形成一個NOX傳感器診斷信號。本發(fā)明的自診斷裝置用來實施該方法。
文檔編號G01N27/417GK1468373SQ01816977
公開日2004年1月14日 申請日期2001年10月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月7日
發(fā)明者F·舒爾策, F 舒爾策, J·德呂克哈默, 攬斯 , A·朗, 贅穸, M·克雷格爾 申請人:大眾汽車有限公司