用于監(jiān)視寬帶Lambda探頭的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定Lambda探頭的泵浦單元和/或能斯特單元的極化以用于診斷寬帶Lambda探頭的方法。根據(jù)本發(fā)明規(guī)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沖(12)，并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(guān)聯(lián)的參量或其時(shí)間變化曲線并將其用作為極化的度量，并且監(jiān)視寬帶Lambda探頭的、通過(guò)所確定的極化的功能。對(duì)極化的確定可以作為一次或多次實(shí)施的電壓測(cè)量或者通過(guò)確定相關(guān)控制裝置、如電機(jī)控制裝置的泵浦電流調(diào)節(jié)器中的極化的效應(yīng)來(lái)進(jìn)行。與極化相關(guān)聯(lián)的參量可以是泵浦電流調(diào)節(jié)器的反應(yīng)。
【專利說(shuō)明】用于監(jiān)視寬帶Lambda探頭的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于確定Lambda探頭的泵浦單元和/或能斯特單元的極化以用于診斷寬帶Lambda探頭的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]寬帶Lambda探頭的輸出信號(hào)由外部布線來(lái)分析，所述外部布線附加地用于調(diào)整和監(jiān)視寬帶Lambda探頭的運(yùn)行參數(shù)以及監(jiān)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(xiàn)在調(diào)整泵浦電壓和分析輸出信號(hào)時(shí)必須加以考慮的極化電壓。盡管針對(duì)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(shí)際值由于制造分散以及探頭的老化效應(yīng)而部分顯著地偏離于理論值。
[0003]在發(fā)明人的文獻(xiàn)DE 10 2008 001697 Al中描述了一種經(jīng)改善的布線，該布線允許除了運(yùn)行廢氣傳感器以外還檢測(cè)關(guān)于在那里用作廢氣傳感器的寬帶Lambda探頭的運(yùn)行狀態(tài)的信息、存儲(chǔ)該信息并且通過(guò)數(shù)字接口將該信息轉(zhuǎn)發(fā)給上級(jí)電機(jī)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(duì)接線端子處容許的電壓的遵循。廢氣傳感器的運(yùn)行準(zhǔn)備可以被檢測(cè)，并且其電極極化和老化可以連續(xù)地被監(jiān)視。為了執(zhí)行該測(cè)量并且為了調(diào)整不同的運(yùn)行狀態(tài)，寬帶Lambda探頭在控制電子設(shè)備的彼此相繼的開關(guān)狀態(tài)下被不同地電布線，并且相應(yīng)地被不同地施加電。在此，可能導(dǎo)致測(cè)量受到之前的開關(guān)狀態(tài)的影響。示例性地，開關(guān)狀態(tài)可導(dǎo)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(lái)的開關(guān)狀態(tài)下導(dǎo)致能斯特單元處的能斯特電壓的測(cè)量值的失真。
[0004]在發(fā)明人的文獻(xiàn)DE 102010000663A1中描述了一種用于運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的廢氣通道中的寬帶Lambda探頭以及檢測(cè)關(guān)于寬帶Lambda探頭的運(yùn)行狀態(tài)的信息的設(shè)備。該設(shè)備使得能夠診斷用于控制和分析寬帶Lambda探頭的信號(hào)的電子設(shè)備之間的電纜連接以獲悉斷路和短路。另外，該設(shè)備使得能夠匹配如由于引線之間的電容以及抗干擾措施而可能需要的再充電校正。
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，確定連續(xù)運(yùn)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。但是由于廢氣傳感器處的老化效應(yīng)，用于在內(nèi)燃機(jī)的不同工作點(diǎn)處改善測(cè)量精度的這樣的確定是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種方法，該方法使得能夠在連續(xù)運(yùn)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(fā)明的任務(wù)通過(guò)如下方式來(lái)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沖，并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(guān)聯(lián)的參量或其時(shí)間變化曲線并將其用作為極化的度量，并且監(jiān)視寬帶Lambda探頭的、通過(guò)所確定的極化的功能。對(duì)極化的確定可以作為一次或多次實(shí)施的電壓測(cè)量或者通過(guò)確定相關(guān)控制裝置、如電機(jī)控制裝置的泵浦電流調(diào)節(jié)器中的極化的效應(yīng)來(lái)進(jìn)行。與極化相關(guān)聯(lián)的參量可以是泵浦電流調(diào)節(jié)器的反應(yīng)。電流測(cè)量可以在一個(gè)階段期間通過(guò)同時(shí)施加電流脈沖或者在脈沖間歇中進(jìn)行。針對(duì)能斯特單元和泵浦單元，極化可以用于診斷目的。對(duì)泵浦單元的極化的確定可以通過(guò)補(bǔ)充所分配的控制設(shè)備中的計(jì)算規(guī)則來(lái)用于改善Lambda信號(hào)的精度。
[0008]在該方法的一個(gè)擴(kuò)展方案中，在第一方法步驟中，在寬帶Lambda探頭的常規(guī)運(yùn)行中給泵浦單元和/或能斯特單元施加電壓脈沖或電流脈沖，或者在第一方法步驟中，中斷寬帶Lambda探頭的常規(guī)運(yùn)行，并且在診斷周期中給泵浦單元和/或能斯特單元施加所設(shè)置的電壓脈沖或電流脈沖。對(duì)寬帶Lambda探頭的診斷也因此可以在連續(xù)運(yùn)行期間進(jìn)行得使得可以確定老化并且可以在確定廢氣的Lambda值時(shí)考慮到極化的效應(yīng)。施加電流脈沖也可以通過(guò)預(yù)先給定所定義的、所設(shè)置的脈沖來(lái)進(jìn)行，該脈沖示例性地適于確定階躍響應(yīng)。
[0009]如果在第一方法步驟中給能斯特單元用單向電流脈沖通電以用于設(shè)置參考泵浦電流或者確定內(nèi)阻并且在第二方法步驟中在單向電流脈沖以后的預(yù)先給定的時(shí)間確定能斯特單元處的電壓或與極化相關(guān)聯(lián)的參量并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(yùn)行期間確定能斯特單元的極化。在此，在相對(duì)于電流脈沖在電流脈沖之前或之后的預(yù)定時(shí)間進(jìn)行用于表征極化的測(cè)量。在第二階段中對(duì)極化的評(píng)估也可以通過(guò)對(duì)能斯特電壓作出反應(yīng)的泵浦電流調(diào)節(jié)器在考慮到其設(shè)計(jì)以及在其中使用的計(jì)算算法的情況下來(lái)進(jìn)行。
[0010]用于確定泵浦單元的極化的方法的一個(gè)實(shí)施方式規(guī)定:在第一方法步驟中給泵浦單元施加由電流脈沖和反脈沖構(gòu)成的脈沖對(duì)，并且在第二方法步驟中在電流脈沖和反脈沖之前和/或之后的預(yù)先給定的時(shí)間確定泵浦單元處的電壓，并且將其用作為泵浦單元的極化的度量。在此情況下，電流脈沖的高度可以是可調(diào)整的。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明方法的一個(gè)有利的擴(kuò)展方案中，在第一方法步驟中給泵浦單元用脈沖和反脈沖通電，在第二方法步驟中在各一個(gè)脈沖間歇中在脈沖以后的預(yù)先給定的時(shí)刻測(cè)量泵浦單元上的第一電壓并且在反脈沖之后的預(yù)先給定的時(shí)刻確定泵浦單元上的第二電壓，并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(shí)際擴(kuò)展方案中，在穩(wěn)定的Lambda值的情況下在第一測(cè)量周期中在經(jīng)調(diào)整運(yùn)行中所使用的電流脈沖以后確定未通電的泵浦單元處的電壓UpOl。在第二測(cè)量周期中，在預(yù)先給定并由此已知的示例性地在油氣情況下使用的電流脈沖以后，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(jí)為弱極化的，如果電壓值的差為高的，則該泵浦單元被分級(jí)為強(qiáng)極化的。
[0012]該方法的一個(gè)實(shí)施方式規(guī)定:在第二方法步驟中，在相應(yīng)電流脈沖期間和以后的多個(gè)預(yù)先給定時(shí)刻確定泵浦單元處的電壓值，并且在考慮到寬帶Lambda探頭的運(yùn)行參數(shù)和/或廢氣參數(shù)的情況下將電壓值的變化曲線或者與極化相關(guān)聯(lián)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，可以表征對(duì)泵浦單元的通電的階躍響應(yīng)，其電壓變化曲線提供關(guān)于泵浦單元的可極化性的信息。為了評(píng)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(duì)由于老化而隨著容許度量具有對(duì)極化電壓的上升的需求的廢氣探頭的識(shí)別可以通過(guò)如下方式來(lái)實(shí)現(xiàn):確定寬帶Lambda探頭的極化并且將其與預(yù)先給定的極限值比較，并且在極化高于該極限值的情況下將寬帶Lambda探頭分級(jí)為有故障的。
[0014]為了衰減高頻干擾和高壓輸入，在寬帶Lambda探頭的信號(hào)線處設(shè)置抗干擾電容。如果泵浦單元的泵浦電流被脈沖控制而不是以模擬方式在時(shí)間和值上連續(xù)地被調(diào)整，則有電流附加地流經(jīng)泵浦單元，該電流對(duì)抗干擾電容和另外的對(duì)地電容再充電。該再充電電流必須在確定實(shí)際泵浦電流時(shí)加以考慮。但是所需的校正依賴于廢氣的瞬時(shí)Lambda值、廢氣的溫度以及依賴于泵浦單元的極化。尤其是在理想地沒有泵浦電流流動(dòng)的運(yùn)行點(diǎn)Lambda=1，由于電容的再充電造成的故障電流引起特別嚴(yán)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，并且利用極化校正再充電校正。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]下面根據(jù)附圖中所示的實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中:
圖1示出了寬帶Lambda探頭的泵浦電流的時(shí)間圖；
圖2示出了寬帶Lambda探頭的泵浦單元處的電壓的時(shí)間圖。
【具體實(shí)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(shí)間軸18示出了流經(jīng)雙單元寬帶Lambda探頭的泵浦單元的時(shí)間電流變化曲線。在第一電流脈沖12以后，時(shí)間電流變化曲線的周期14開始，該周期結(jié)束于第三電流脈沖17。緊接著第一電流脈沖12的是電流間歇13，緊接著電流間歇13的是第二電流脈沖15，該第二電流脈沖15具有與第三電流脈沖17相反的極性。第三電流脈沖17的脈沖開始16是時(shí)變可調(diào)的，并且確定周期14期間的占空比。通過(guò)脈沖開始16來(lái)設(shè)置在周期14期間流經(jīng)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(diào)節(jié)該總泵浦電流?？偙闷蛛娏鞲郊拥乜梢酝ㄟ^(guò)電流脈沖12、15和17的高度來(lái)調(diào)整。根據(jù)本發(fā)明，電流脈沖12、15和17表示對(duì)泵浦單元的用于確定其極化的激勵(lì)。
[0017]圖2在電壓圖20中在電壓軸21上沿著第二時(shí)間軸30示出了寬帶Lambda探頭的泵浦單元處在脈沖式通電期間的電壓。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(jìn)行電壓測(cè)量。在第二階段32中，在正電流脈沖期間測(cè)量電壓，在第四階段34中在負(fù)電流脈沖期間測(cè)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(qiáng)極化的泵浦單元處得出第二電壓變化曲線25。對(duì)于第一電壓變化曲線24特征性的是，在未通電的第三階段33開始時(shí)和在同樣未通電的第五階段35開始時(shí)電壓的第一電壓差28由于分別處于其之前的通電的第二階段32和第四階段34而出現(xiàn)，該電壓差表征泵浦單元的極化。在具有第二電壓變化曲線25的強(qiáng)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(shí)和在同樣未通電的第五階段35開始時(shí)的電壓之間的第二電壓差29，其中第二電壓差29大于第一電壓差28。
[0018]對(duì)電壓差28、29的評(píng)估可以在與預(yù)先給定的極限值相比較的情況下用于評(píng)估寬帶Lambda探頭的老化并且必要時(shí)將探頭分級(jí)為有故障的。在通電的第二和第四階段32、34結(jié)束時(shí)，在第一電流脈沖22以后出現(xiàn)電壓并且在第二電流脈沖26以后出現(xiàn)電壓，這些電壓的高度依賴于泵浦單元的極化。對(duì)在通電的和未通電的階段31、32、33、34和35上的整個(gè)電流變化曲線24、25的評(píng)估同樣可以用于評(píng)估極化。[0019]在脈沖式通電的情況下，必須考慮到寬帶Lambda探頭處的對(duì)地電容，該對(duì)地電容示例性地為了衰減寬帶Lambda探頭的信號(hào)線處的高頻干擾和高壓輸入而被設(shè)置為抗干擾電容。由此出現(xiàn)的所謂的再充電誤差必須在用于確定正確的平均泵浦電流的再充電校正中加以考慮。再充電誤差依賴于內(nèi)燃機(jī)的關(guān)于廢氣組成的運(yùn)行狀態(tài)，依賴于廢氣和寬帶Lambda探頭的溫度以及依賴于泵浦單元處的極化電壓。通過(guò)根據(jù)本發(fā)明改善的對(duì)泵浦單元的極化的確定，因此也可以改善再充電校正。
【權(quán)利要求】
1.用于確定寬帶Lambda探頭的泵浦單元和/或能斯特單元的極化以用于診斷寬帶Lambda探頭的方法,其特征在于,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沖或電流脈沖，并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(guān)聯(lián)的參量或其時(shí)間變化曲線并將其用作為極化的度量，并且監(jiān)視所述寬帶Lambda探頭的、通過(guò)這樣確定的極化的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在第一方法步驟中，在所述寬帶Lambda探頭的常規(guī)運(yùn)行中給所述泵浦單元和/或所述能斯特單元施加電壓脈沖或電流脈沖，或者在第一方法步驟中，中斷所述寬帶Lambda探頭的常規(guī)運(yùn)行，并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(shè)置的電壓脈沖或電流脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在第一方法步驟中，給所述能斯特單元用單向電流脈沖通電以用于設(shè)置參考泵浦電流或者用于確定內(nèi)阻，并且在第二方法步驟中，在所述單向電流脈沖以后的預(yù)先給定的時(shí)間確定所述能斯特單元處的電壓或與極化相關(guān)聯(lián)的參量并將其用作為所述能斯特單元的極化的度量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，在第一方法步驟中，給所述泵浦單元施加由電流脈沖和反脈沖構(gòu)成的脈沖對(duì)，并且在第二方法步驟中，在所述電流脈沖和所述反脈沖之前和/或之后的預(yù)先給定的時(shí)間確定所述泵浦單元處的電壓并將其用作為所述泵浦單元的極化的度量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，在第一方法步驟中，給所述泵浦單元用脈沖和反脈沖通電，并且在第二方法步驟中，在各一個(gè)脈沖間歇中在所述脈沖以后的預(yù)先給定的時(shí)刻測(cè)量所述泵浦單元上的第一電壓并且在所述反脈沖之后的預(yù)先給定的時(shí)刻確定所述泵浦單元上的第二電壓，并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(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，在第二方法步驟中，在相應(yīng)電流脈沖期間和以后的多個(gè)預(yù)先給定的時(shí)間確定所述泵浦單元處的電壓值，并且在考慮到所述寬帶Lambda探頭的運(yùn)行參數(shù)和/或廢氣參數(shù)的情況下將所述電壓值的變化曲線或者與極化相關(guān)聯(lián)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(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，確定所述寬帶Lambda探頭的極化并且將其與預(yù)先給定的極限值比較，并且在所述極化高于所述極限值時(shí)將寬帶Lambda探頭分級(jí)為有故障的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7之一所述的方法，其特征在于，確定所述寬帶Lambda探頭的泵浦單元的極化并且利用所述極化校正再充電校正。
【文檔編號(hào)】G01N33/00GK103998923SQ201280063234
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月21日
【發(fā)明者】B.萊德曼, C.貝福特, R.賴施爾 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司