[发明专利]用于监控气体传感器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于监控内燃机的气体传感器的方法，其中气体传感器根据几何形状、测量原理、老化或脏物而具有低通滤波行为，其中在有待测量的气体状态参数中，建模的并且测量的信号的比较实施诊断，并且其中所测量的信号是气体传感器的输出信号的实际值并且建模的信号是模型值。

本发明还涉及一种用于实施该方法的装置。

背景技术

为了减少具有汽油机的PKW中的排放，通常使用3程催化器作为废气净化设备，其只有在空气燃料比λ以较高精度进行调节时才能足以转化废气。为此目的，借助于设置在废气净化设备前面的废气探测仪测量空气燃料比λ。利用这种用于氧气的废气净化设备的存储能力在稀薄阶段（Magerphasen）接收氧气并且在富裕阶段（Fettphasen）再放出氧气。由此实现了能够转化废气的可氧化的有害气体成分。在此，连接在废气净化设备后面的废气探测仪用于监控废气净化设备的氧气存储能力。必须在车载诊断（OBD）的范围内监控氧气存储能力，因为其代表了用于废气净化设备的转化能力的尺度。为了确定氧气存储能力，要么首先在稀薄阶段用氧气占据废气净化设备并且随后在富裕阶段中用废气中已知的λ值在考虑流出的废气量的情况下进行排空，要么首先在氧气的富裕阶段中排空废气净化设备并且随后在稀薄阶段中用废气中已知的λ值在考虑流出的废气量的情况下进行填充。当连接在废气净化设备后面的废气探测仪检测到不能再由废气净化设备存储的氧气时结束稀薄阶段。同样，当废气探测仪检测到流出富裕的废气时结束富裕阶段。废气净化设备的氧气存储能力相当于在富裕阶段期间用于排空的还原剂的量或者说在稀薄阶段用于填充的氧气量。从设置在前面的气体探测仪的信号以及从其它传感器信号中求得的废气质量流中计算精确的量。

如果设置在前面的废气探测仪的动力降低，例如由于脏物或老化，那么就不能再用所要求的精度调节空气燃料比，从而削减了废气净化设备的转化功率。此外能够获得废气净化设备的诊断中的偏差，该偏差会引起将正确工作的废气净化设备错误地分析为没有工作能力的。立法者延长行驶运行期间探测仪特性的诊断，从而确保还能够足够精确地调节出所要求的空气燃料比，排放不超过允许的极限值并且正确地监控废气净化设备。OBDII确定要求，不仅仅在其电工作能力方面而且也在其响应行为方面监控氧气探测仪以及其它的废气探测仪，也就是说，通过增加的时间常数和/或死时间（Totzeit）能够察觉到。废气成分的变化以及其识别之间的死时间和延迟时间必须在车载上检测到其是否还允许用于应用功能，也就是用于使用探测仪信号的控制、调节和监控功能。作为用于废气传感器的动态特性的特征参数，典型地使用从混合变化到信号边缘的死实现以及例如从信号升程（Signalhubs）的0%到63%或者从30%到60%的特定的上升时间。所述死时间也包含从发动机出口到探测仪的气体经过时间，并且尤其在传感器安装位置的操作中相应地变化。

在柴油发动机中，作为气体传感器或者气体浓度传感器使用宽带氧气探测仪以及与SCR催化器连接的NO_X传感器。后者同样额外地提供了O₂信号。宽带氧气探测仪或者NO_X传感器的该O₂信号在柴油发动机中不仅用于废气后处理装置的运行，而且也用于内发动机的排放减少。使用废气中所测量的O₂浓度或者说所测量的λ信号用于动态地精确地调节空气燃料混合物并且如此使得未处理排放的分散最小化。在具有NO_X存储催化器（NSC）的柴油发动机中，在催化器前面和后面的每个宽带氧气探测仪需要用于可靠地表示用于回收的富裕运行。内发动机的排放减少以及NSC运行同样对O₂探测仪的动态特性提出特定的最小要求。目前，在从负载到推动的过渡中监控O₂信号的上升时间，也就是在空气的正常O₂含量下将特定的百分比上升到21%时进行监控。如果传感器信号在最大时间之后没有一次性到达特定的中间值，那么其解释为死时间误差。在具有NO_X存储催化器（NSC）的柴油发动机中，还通常在催化器前面和后面比较氧气探测仪的响应行为。