专利名称：用于一个废气探头的动态诊断的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于一个废气探头的动态诊断的方法，该探头设置在一个内燃机的具有至少一个废气催化器的排气系统里面，其中将废气探头的一个测量信号(λ实际值)与一个与内燃机的运行状态有关的理论值(λ理论值)进行比较并且将调节差输送到一个调节器，它相应地调节内燃机的运行参数。
背景技术：
这种废气探头的老化导致对于废气成分变化的响应时间延长，即废气探头的动态特性变差。但是整个调节回路和相关的废气探头对废气成分变化的快速反应是内燃机运行的前提，要遵守对有害物质排放的法律规定。因此一个废气探头的动态诊断是一个核心的诊断功能。
由DE 197 22 224 A1已知一种废气探头的诊断方法，该废气探头设置在内燃机排气中的一个催化器的后面并且对于至少一种废气组分是敏感的。在此使用变化速度作为评价标准，上述废气探头的信号以该变化速度作为对于至少一种废气组分的浓度变化的反应。例如通过探头信号的增加在开始一个燃料断开的滑行状态以后实现废气探头老化状态的评价。
在另一已知的方法中在废气探头高频激励时评价达到测量信号最终振幅的偏差。
当废气探头的调节回路不显著地影响到废气探头测量信号的升高或振幅时，两种方法只提供一个稳态的说明。但是对于调节器的反作用和评价一个单一信号的随机性这些方法提供一个不清晰的结果。这不仅导致不能及时识别一个老化的废气探头，而且也可能导致将一个还完好的废气探头评价为有缺陷并将其更换。
发明内容
本发明的目的是，提供一种上述形式的方法，它能够可靠地诊断一个废气探头的动态特性。
这个目的由此得以实现，在封闭的调节回路中进行废气探头的动态诊断，其中一个变得迟钝的废气探头的测量信号(λ实际值)与名义的理论值(λ理论值)的偏差通过调节器的作用放大并且借助于这个放大的偏差实现动态诊断。由此使一个变得迟钝的废气探头的动态偏差通过调节器明显地突出出来并因此可以可靠地检测。而排除在机构中随机产生的故障并且可以可靠地区别一个变得迟钝的废气探头的系统故障。因此本方法不仅提高不同动态特性的废气探头的分辨率而且提高系统对随机产生的干扰的耐用性。由此使错误诊断的危害最小。对于理论值尤其涉及名义的理论值，即涉及一个具有理想的探头动态特性和分布动态特性的理论值。
在本发明的一个优选的实施中这样选择调节器的调节参数，使得调节回路对于一个在给定的极限值以下变得迟钝的废气探头开始振荡。这一点尤其能够在一个具有快速调节器的调节回路实现。所述振荡在此导致一个明显可察觉的理论值(λ理论值)与测量信号(λ实际值)之间的偏差增加。为了激励振荡不要求废气成分中、例如在内燃机断开燃料的滑行运行中的过渡过程中的某种跃变，因为在废气组分中的某些变化也不会使系统对于迟钝的废气探头激励到振荡并且易于觉察到这一点。
如果所述调节回路执行一个衰减的振荡，因此系统对于一个具有降低的动态特性的老化的废气探头也达到一个稳定的状态并且一直到更换废气探头都可以继续运行。
优选借助于测量信号(λ实际值)和/或调节参数和/或调节回路的调节差的变化进行废气探头的动态诊断。在测量技术上简单地获得所有三个参数并且作为特征参数呈现在系统中。此外通过调节器增加的测量信号(λ实际值)与理论值(λ理论值)的偏差又映射到参数。如果这样选择调节器参数，使得系统对于变得迟钝的废气探头开始振荡，因此不仅使测量信号(λ实际值)如调节参数而且使调节差接着振荡。在此可以这样选择调节参数，使得一个废气探头在给定的极限值以下变得迟钝的情形下调节回路与所对应的该区段动态特性不同地振荡。
本方法能够特别有利地用于一个设置在废气催化器前面的废气探头的调节回路中的动态诊断。对于这种所谓的Vorkat-λ调节使用快速的调节器，它们也适合于执行所述方法。
下面借助于附图所示的实施例详细描述本发明。附图中图1示出按照现有技术在动态诊断时的废气探头的信号曲线，图2示出一个内燃机的废气调节的调节回路的示意图，图3示出一个老化的废气探头与一个新的的废气探头没有调节作用相比的信号曲线，图4示出一个老化的废气探头的测量信号以及调节参数在封闭的调节回路中的曲线。
具体实施例方式
图1按照现有技术的一个诊断方法示出一个老化的废气探头20测量信号(λ实际值)与给定的理论值(λ理论值)31相比在一个高频激励时的时间曲线。计算测量信号(λ实际值)30在振荡换向点处的斜度36和/或振幅37。一个变得迟钝的废气探头20导致测量信号(λ实际值)30斜度36的减少和/或导致振幅37与给定的理论值(λ理论值)31相比的减小。而一个新的废气探头20尽可能连续地衔接理论值(λ理论值)31。因此可以根据斜度36和/或振幅37的偏差确定一个废气探头20的动态特性。但是当废气探头20的调节回路不显著地影响到废气探头20的测量信号(λ实际值)30斜度36或振幅37时，这些方法只提供一个稳态的说明。但是尤其对于例如用于Vorkat-λ调节的快速调节回路不满足这个前提。由于调节器的反作用和由于单一信号评价的随机性两种方法都得到一个不准确的结果，这可能导致关于废气探头20动态特性的错误说明。
图2简示出一个内燃机10的废气调节的调节回路，减少到对于表示本发明重要的结构部件和信号。内燃机10的废气通过一个排气系统11输送到一个催化器12。在催化器12的前面在排气系统的排气流中具有一个废气探头20，在这里是一个λ探头。该废气探头20提供一个测量信号(λ实际值)30，它在本实施例中取决于废气中的氧浓度。将该测量信号(λ实际值)30以及理论值(λ理论值)31输送到一个比较单元21。该比较单元21由理论值(λ理论值)31和测量信号(λ实际值)30构成一个作为调节器22的输入信号的调节差32。该调节单元21在本实施例中由独立的结构部件构成，但是它也可以是调节器22的集成的组成部分。所述理论值(λ理论值)31通常是变化的并且根据内燃机10的运行参数如运行温度、加速度、滑动运行等给定。所述调节器22以调节差32为基础对应于给定的调节参数构成一个调节参数33。这个调节参数再输送到内燃机10并影响内燃机10的运行参数，使得达到在这里对应于氧浓度的所期望的废气值。
对于完好的废气探头20所述测量信号(λ实际值)30快速地跟随废气系统11中的氧浓度曲线并因此能够在调节器22中对于氧浓度的变化作出快速且准确的反应。所述调节差32保持较小并且调节回路不开始振荡。
如果废气探头20由于老化变得迟钝，使得测量信号(λ实际值)30延迟地适配于废气系统11中氧浓度的变化并位于太小的范围里面。这导致测量信号(λ实际值)与理论值(λ理论值)的一个较大的偏差并因此导致比对于实际所需的废气组分与给定值的偏差更大的调节差32。所述调节器22试图使这个有错误的调节差32通过输出一个相应的具有相应影响措施的调节参数33补偿内燃机10的运行参数。因此由于变得迟钝的废气探头20附加引起的调节差32导致调节器22的一个放大的反应，这映射到整个调节回路。废气中的氧含量剧烈地偏离给定值地变化，这在时间上与废气探头20错开地作为相应增加的测量信号(λ实际值)30输出。不仅调节差32而且调节参数33都增加。根据所选择的调节参数所述调节回路对于变得迟钝的废气探头20开始振荡。
图3示出一个老化的废气探头20的测量信号35的时间曲线与一个新的废气探头20没有调节器22作用的测量信号34的曲线比较。在此新的废气探头20的测量信号34曲线在很大程度上对应于理论值(λ理论值)31。附图明显地显示出老化的具有更低动态特性的废气探头20的测量信号35的延迟上升。但是用于重叠的干扰，这个与理论值(λ理论值)30的偏差不是总能清晰地检测到。
图4在上半部示出理论值(λ理论值)31以及测量信号(λ实际值)的时间曲线而在下半部示出从属的在封闭的调节回路中对于变得迟钝的废气探头20的调节参数33。在理论值(λ理论值)31的上升状态中可以看到测量信号(λ实际值)30在时间上的错位。所述调节器22试图补偿这个调节差32，可以看到在这里调节参数33强烈地负向偏移。通过一个快速调节器22、尤其如同对于Vorkau-λ调节器所使用的那样，使测量信号(λ实际值)30与理论值(λ理论值)31的偏差通过调节差和调节器22的作用通过调节参数剧烈地增加。在此由于变得迟钝的废气探头20产生的动态偏差被强烈地突出出来。但是随机的干扰以一个等于零的平均值起作用并因此与变得迟钝的废气探头20的系统误差更好地区别。因此系统的和随机的误差的这种不同的评价导致在不同的动态特性的废气探头20之间的一个明显更好的选择性。因此除了提高选择性以外也提高耐用性，因为可以区别干扰与大部分有效的信号。
在所示实施例中调节回路根据调节器22的作用对于变得迟钝的废气探头20开始振荡，可以明显地看出测量信号(λ实际值)30按照理论值(λ理论值)31变化的时间曲线。这个系统特性放大地映射到调节参数33并且以类似的方式再映射到未示出的调节差32里面。在适当选择调节参数时调节回路执行一个衰减的振荡，由此使系统回落到一个稳定状态并且能够使内燃机10继续运行到更换废气探头20。
不仅测量信号(λ实际值)30而且调节差32和/或调节参数33都可以用于废气探头20的动态诊断。
权利要求
1.一种用于一个废气探头(20)的动态诊断的方法，该探头设置在一个内燃机(10)的具有至少一个废气催化器(12)的排气系统(11)里面，其中将废气探头(20)的一个测量信号(λ实际值)(30)与一个与内燃机(10)的运行状态有关的理论值(λ理论值)(31)进行比较并且将调节差(32)输送到一个调节器(22)，它相应地影响内燃机(10)的运行参数，其特征在于，在封闭的调节回路中进行废气探头(20)的动态诊断，其中将一个变得迟钝的废气探头(20)的测量信号(λ实际值)(30)与名义的理论值(λ理论值)(31)的偏差通过调节器(22)的作用放大并且借助于这个放大的偏差实现动态诊断。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，这样选择调节器(22)的调节参数，使得一个废气探头(20)在给定的极限值以下变得迟钝的情形下调节回路与所对应的该区段动态特性不同地振荡。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述调节回路执行一个衰减的振荡。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，借助于测量信号(λ实际值)(30)和/或调节参数(33)和/或调节回路的调节差(32)的变化进行废气探头(20)的动态诊断。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，在一个具有设置在废气催化器(12)前面的废气探头(20)的调节回路中实现动态诊断。
全文摘要
本发明涉及一种用于一个废气探头的动态诊断的方法，该探头设置在一个内燃机的具有至少一个废气催化器的排气系统里面，其中将废气探头的一个测量信号(λ实际值)与一个与内燃机的运行状态有关的理论值(λ理论值)进行比较并且将调节差输送到一个调节器，它相应地调节内燃机的运行参数，其中在封闭的调节回路中进行废气探头的动态诊断，其中将一个变得迟钝的废气探头的测量信号(λ实际值)与名义的理论值(λ理论值)的偏差通过调节器的作用放大并且借助于这个放大的偏差实现动态诊断。本方法能够在良好地区别随机产生的错误信号的情况下实现废气探头的可靠动态诊断。
文档编号F02D45/00GK1896470SQ200610101539
公开日2007年1月17日 申请日期2006年7月11日 优先权日2005年7月12日
发明者E·施奈贝尔, K·维迈尔 申请人:罗伯特·博世有限公司