用于监视废气传感器的油气测量能力的方法和设备技术

本发明专利技术涉及一种用于监视在贫油运行的内燃机的废气通道中的废气传感器的油气测量能力的方法，其中，废气在废气传感器中经由扩散屏障被从废气通道扩散到废气传感器的测量空腔中，以及其中，氧气根据流动的泵电流经由带有内部的泵电极和第二泵电极的泵单元通过在电极之间施加泵电压被泵入到测量空腔中或泵出到测量空腔外。在此规定，在内燃机的贫油运行期间在诊断阶段中反转泵单元的泵方向以及将氧气泵入到测量空腔中，以及由泵电流和/或泵电压推断出了废气传感器的油气测量能力。本发明专利技术还涉及一种用于执行该方法的设备。该方法和该设备能在不将内燃机的废气成分转换到富油的废气的情况下进行对废气传感器的油气测量能力的诊断。因此可以避免内燃机的燃耗或排放的提高。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于监视在贫油运行的内燃机的废气通道中的废气传感器（Abgas-Sonde）的油气测量能力（Fettgas-Messfähigkeit）的方法，其中，废气在废气传感器中经由扩散屏障被从废气通道扩散到废气传感器的测量空腔中，以及其中，氧气根据流动的泵电流经由带有内部的泵电极和第二泵电极的泵单元通过在电极之间施加泵电压被泵入到测量空腔中或从测量空腔泵出。本专利技术此外还涉及一种用于监视在贫油运行的内燃机的废气通道中的废气传感器的油气测量能力的设备，其中，废气传感器的测量空腔通过扩散屏障与废气通道连接，其中，带有内部的泵电极和第二泵电极的泵单元被设置用于将氧气泵入到测量空腔内或从测量空腔泵出，其中，为了将氧气从测量空腔泵出，在电极之间设置正的泵电流，以及为了泵入而在电极之间设置负的泵电流，以及其中，为废气传感器配设控制单元。废气传感器例如以λ-传感器（Lambda-Sonden）的形式在内燃机的废气通道中被用于确定输送给内燃机的空气燃料混合物的成分。按照法律规定，必须在运行中就有正确的功能、所谓的“测量能力”对废气传感器进行检查。为此可以将已知成分的气体混合物输送给废气传感器且对废气传感器的输出信号进行评估。因此，在具有λ值＜1的“富油的（fetten）”空气燃料比下就正确的功能对λ-传感器进行检查、对所谓的“油气测量能力”进行检查时，必须向λ-传感器输送这种混合物。特别是在正常运行下在贫油（mageren）的废气的范围内运行的柴油机（Dieselmotor）中，用于诊断的富油运行造成了有害物质的排放增加以及造成了额外的燃耗并且因此优选予以避免。其它的、在不干预到马达运行中的情况下进行的提供在λ-传感器上的富油的气体成分的可行方案，出于多种多样的原因而无法实现。不过用其它方式的可靠的诊断也是有缺陷的。为了确定λ值而使用λ-传感器的泵电流。所述泵电流在贫油的废气中是正的，在富油的废气中是负的。在λ-传感器内部的运输过程中在贫油和富油的废气下，在电极上的电流方向、电极反应和气体方面极为不同。因此为了接近实际的诊断，必须提供这些只要是诊断所需的条件。废气传感器可以被设计成宽带-λ-传感器、氧跃变传感器（Lambda-Sprungsonden）、双单元式宽带-λ-传感器或设计成单个单元式极限电流传感器，但也可以例如设计成NOx传感器。DE 102011 005 490 A1公开了一种针对运行用于检测在测量气室内的气体的至少一种特性的传感器元件的方法，其中，传感器元件包括至少一个泵单元，泵单元带有至少两个电极和至少一种连接电极的固体电解质，其中，泵单元的至少一个第一电极能用来自测量气室的气体加载，其中，泵单元的至少一个第二电极与至少一条参考通道处于连接中,其中,在该方法中检查,流经泵单元的泵电流是否通过用气体加载第一电极而受到限制或泵电流是否通过参考通道而受到限制。在本专利技术的说明中指出了为了诊断目的的泵电压反转的可能性。但在该文献中并不探讨对废气传感器的富油测量能力（Fettmessfähigkeit）的诊断。DE 102010 040 817 A1说明了一种用于平衡用来检测在测量气室内的气体的至少一种特性，特别是用来确定气体组分的份额的传感器元件的方法，其中，传感器元件具有至少两个单元，这两个单元分别带有至少两个电极和至少一种连接电极的固体电解质，其中，至少一个第一电极是两个单元的组成部分，其中，第一电极经由至少一个扩散屏障能用来自测量气室的气体加载，其中，所述单元包括至少一个第一单元和至少一个第二单元，其中，气体的至少一种从第一电极出来经由第二单元被泵出的气体组分能经由扩散屏障被至少部分引回到第一电极，其中，第一泵电流通过第一单元被测量，其中，第二泵电流通过第二单元被测量，其中，由第一泵电流和第二泵电流推断出了扩散屏障的至少一种特性。在该文献中公开了以下内容：宽带-λ-传感器的特征线在生产期间或在生产后或也在现场运行中，例如在柴油机的推进运行中，都可以得到校正或者说调准（abgeglichen）。在此，可以例如借助泵电流反转和/或将电极空腔泵满来执行相应的诊断方法和/或再生方法。用于诊断λ-传感器的富油测量能力的方法未被公开。文献DE10 2009 060 172 A1公开了一种用于诊断废气传感器的动力的方法，借助该方法可以表征废气流的特性，其中，废气传感器具有测量调节回路以及借助该测量调节回路的调整信号可以表征废气流的特性，该方法带有：- 产生调整信号的变化；- 求出测量调节回路的测量信号对该变化的反应；以及- 借助所述反应评定废气传感器的动力。在该文献中指出了下述可行方案：可以取代废气质量流量的混合物成分地通过切断和/或转换调节器或其调整信号来改变在参考单元中的氧含量，其中，切断和/或转换调节器或其调整信号可以例如发生在产生废气流的内燃机的调节器或马达控制器的集成的开关电路中。在此并未公开用于诊断贫油运行的马达中废气传感器的富油测量能力的可行方案。因此本专利技术的任务在于：提供一种方法和一种设备，它们能够执行对废气传感器的功能性能以及用于确定富油的废气混合物的成分的附属的测量回路的功能性能的检查，而无需用富油的废气加载废气传感器。
技术实现思路
本专利技术的、涉及所述方法的任务通过以下方式解决：在内燃机贫油运行期间在诊断阶段内对泵单元的泵方向进行反转以及将氧气泵入到测量空腔中，以及由泵电流和/或泵电压推断出废气传感器的油气测量能力。在此可以规定：当能够出现相对贫油运行反转的泵电流方向时，推断出废气传感器完好无损或所配设的传感器电子器件（Sondenelektronik）完好无损。在正常测量运行中，在贫油运行的内燃机中，例如在柴油机中，来自废气的氧气经由扩散屏障扩散到废气传感器的测量空腔中。根据运行策略在测量空腔中例如有λ值为1。扩散进入到测量空腔中的氧气利用泵单元用正的泵电流运走。为了诊断油气测量能力，以下述方式来修改泵电压：使得必然产生负的泵电流。在此，氧气被泵入到测量空腔中。为了诊断，对所测得的泵电流加以评估。若没有出现负的泵电流，那么存在废气传感器或所配设的测量回路的缺陷。所述方法能够实现对废气传感器和所配设的传感器电子器件的油气测量能力的检查，而不必将富油的废气输送给废气传感器。因此，在诊断期间提高的燃耗和提高的有害物质排放可以得到避免。因而监视可以被足够频繁地执行，以便例如遵循“使用监控性能比（in use monitor performance ratio）”（IUMPR）的要求。对废气传感器的油气测量能力的精确的评估可以由以下方式达到：在反转的泵电流方向下泵电流的时间走向或泵电压的时间走向或泵电压或泵电流或用于评估废气传感器的油气测量能力的废气的成分分别被单独地观察或以特性参数的组合被考虑。根据本专利技术的另一种变型方案可以规定：借助调节器来调整预定的反转的泵电流以及为了判定废气传感器的油气测量能力而对为此所需的泵电压加以评估。在此也可以一并考虑废气传感器上废气的成分。针对废气传感器的更进一步的诊断可能性由以下可行方案得出：紧接着诊断阶段在接下来的测量运行中重新反转泵单元的泵方向以及将氧气从测量空腔泵出且由产生的最大的泵电流推断出在测量空腔中的氧气积聚和/或推断出泵单元的有效功本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于监视在贫油运行的内燃机的废气通道中的废气传感器的油气测量能力的方法，其中，在所述废气传感器中废气（18）经由扩散屏障（13）从废气通道扩散进入到该废气传感器的测量空腔（12）中，以及其中，氧气对应于流动的泵电流经由带有内部的泵电极（22）和第二泵电极（21）的泵单元（20）通过在所述电极（21、22）之间施加泵电压被泵入所述测量空腔（12）中或从所述测量空腔（12）泵出，其特征在于，在所述内燃机的贫油运行期间在诊断阶段中反转所述泵单元（20）的泵方向，以及将氧气泵入到所述测量空腔（12）中，以及由泵电流和/或泵电压推断出所述废气传感器的油气测量能力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 DE 102014200063.71.用于监视在贫油运行的内燃机的废气通道中的废气传感器的油气测量能力的方法，其中，在所述废气传感器中废气（18）经由扩散屏障（13）从废气通道扩散进入到该废气传感器的测量空腔（12）中，以及其中，氧气对应于流动的泵电流经由带有内部的泵电极（22）和第二泵电极（21）的泵单元（20）通过在所述电极（21、22）之间施加泵电压被泵入所述测量空腔（12）中或从所述测量空腔（12）泵出，其特征在于，在所述内燃机的贫油运行期间在诊断阶段中反转所述泵单元（20）的泵方向，以及将氧气泵入到所述测量空腔（12）中，以及由泵电流和/或泵电压推断出所述废气传感器的油气测量能力。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，当能够出现相对贫油运行反转的泵电流方向时，推断出废气传感器完好无损或所配设的传感器电子器件完好无损。3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，泵电压或泵电流或在反转的泵电流方向下泵电压的时间走向或泵电流的时间走向或用于评估所述废气传感器的油气测量能力的所述废气（18）的成分分别被单独地观察或以特性参数的组合被考虑。4.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，借助调节器来调整一种预定的经反转的泵电流，并且为了评估所述废气传感器的油气测量能力而对为此所需的泵电压加以评估。5.按权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，紧接着所述诊断阶段在接下来的测量运行中重新地反转所述泵单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：G赖因哈特，M布赫霍尔茨，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE