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DE19844994C2 - Verfahren zur Diagnose einer stetigen Lambdasonde - Google Patents

Verfahren zur Diagnose einer stetigen Lambdasonde

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DE19844994C2
DE19844994C2 DE19844994A DE19844994A DE19844994C2 DE 19844994 C2 DE19844994 C2 DE 19844994C2 DE 19844994 A DE19844994 A DE 19844994A DE 19844994 A DE19844994 A DE 19844994A DE 19844994 C2 DE19844994 C2 DE 19844994C2
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amplitude
lambda
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soll
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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer ste­ tigen Lambdasonde gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Gemischregelung in einer Brennkraftmaschine ist es be­ kannt, im Abgasstrom stromaufwärts eines zur Umwandlung schädlicher Abgasbestandteile dienenden Katalysators einen Sauerstoffsensor vorzusehen, dessen Ausgangssignal sich in Abhängigkeit von der Sauerstoffkonzentration im Abgas ändert.
Neben sogenannten Sprungsonden, auch als binäre Sonden be­ zeichnet, deren Ausgangssignal sich sprunghaft sowohl beim Übergang von einem fetten Gemisch zu einem mageren Gemisch, als auch beim Übergang von einem mageren zu einem fetten Ge­ misch ändert (Spannungssprung bei der Luftzahl λ = 1), kommen auch Sauerstoffsonden mit einer stetigen Kennliniencharakte­ ristik zum Einsatz. Diese weisen eine stetige, z. B. lineare Abhängigkeit des Ausgangssignales von der Luftzahl λ und dar­ über hinaus eine geringe Ansprechzeit auf. (SAE Paper 940149 "Automatic Control of Cylinder Air-Fuel Mixture Using a Pro­ portional Exhaust Gas Sensor").
Eine solche Sauerstoffsonde mit stetiger Ausgangskennlinie, im folgenden vereinfacht als stetige Lambdasonde bezeichnet, ist beispielsweise auf der Basis von Strontiumtitanat (SrTiO3) in Dünnschichttechnologie aufgebaut (VDI Berichte 939, Düsseldorf 1992, "Vergleich der Ansprechgeschwindigkeit von KFZ Abgassensoren zur schnellen Lambdamessung auf der Grundlage von ausgewählten Metalloxiddünnfilmen").
Der Einsatz einer stetigen Lambdasonde führt zum Übergang von der Zwei-Punkt-Lambdaregelung zur stetigen Lambdaregelung. Um die gesetzlich geforderten Grenzwerte für den Abgasausstoß nicht zu überschreiten, muß der Ausfall abgasrelevanter Kom­ ponenten erkannt und angezeigt werden (On Board Diagnose).
Deshalb ist es notwendig, die Funktionsfähigkeit auch der Lambdasonden zu überprüfen. Aus der EP 0 616 119 A1 ist es bekannt, bei einer vor dem Katalysator angeordneten Lambda­ sonde (Vorkatsonde) die Schaltzeiten zu messen, innerhalb de­ rer das Ausgangssignal der Lambdasonde im Rahmen ihrer Sprungfunktion vom hohen Spannungswert, der ein fettes Ge­ misch anzeigt (Fettspannung) auf einen niederen Spannungs­ wert, der ein mageres Gemisch anzeigt (Magerspannung) um­ schaltet. Die Größe dieser Schaltzeiten ist ein Maß für die Funktionsfähigkeit der vor dem Katalysator angeordneten Lamb­ dasonde.
Ein weiteres Verfahren zur Überprüfung der dynamischen Funk­ tionsfähigkeit von Vorkat-Lambdasonden ist in der EP 0 652 358 A2 beschrieben. Dort werden die Verweilzeiten gemessen, innerhalb derer das Lambdasondensignal ein fettes bzw. ein mageres Gemisch anzeigt. Die Vorkat-Lambdasonde wird dann als korrekt arbeitend eingestuft, wenn sowohl die Fett- als auch die Magerverweilzeiten kleiner als vorgegebene, den einzelnen Verweilzeiten zugeordnete Grenzwerte sind.
Aus der DE 195 16 239 A1 ist ein Verfahren zur Parametrierung eines Lambdareglers einer Lambdaregelungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, wobei die Lambdaregelungseinrich­ tung eine Lambdasonde umfaßt, dessen Ausgangssignal zumindest teilweise eine lineare Abhängigkeit von dem Sauerstoffgehalt im Abgas der Brennkraftmaschine zeigt. Die Übertragungsfunk­ tion der Lambdaregelstrecke wird dabei durch Hintereinander­ schaltung zweier Verzögerungsglieder 1. Ordnung und ein Tot­ zeitglied im Lambdaregelkreis dargestellt. Das erste Verzöge­ rungsglied beinhaltet das Ansprechverhalten der Lambdasonde und das zweite Verzögerungsglied beinhaltet eine glei­ tende Mittelwertbildung der Lambdameßwerte. Da diese System­ größen durch Messungen einfach zu ermitteln sind, läßt sich der Aufwand für die Applikation des Lambdareglers dadurch re­ duzieren.
Aus der DE 44 22 115 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrich­ tung zum Überwachen eines Sensorbetriebs für die Anwendung in einem Fahrzeug mit einer elektronischen Steuerungseinheit zum Steuern der Kraftstoffzufuhr zu einem Verbrennungsmotor mit einem Sauerstoffsensor zum Erfassen des Motorabgas- Sauerstoffpegels bekannt. Dabei wird ein moduliertes Luft- /Kraftstoff-Signal mit einer modifizierten Rechteckwellenform erzeugt, wobei die modifizierte Rechteckwellenform so ausge­ legt ist, dass eine spezielle Motorabgasreaktion für die Ab­ frage des Sauerstoffsensors erzeugt wird. Der Motor wird auf der Basis des modulierten Luft-/Kraftstoff-Signals betrieben, wobei der Sauerstoffsensor ein zugeordnetes Ausgangssignal als Reaktion auf die erfassten Abgassauerstoffpegel erzeugt. Das der speziellen Motorreaktion zugeordnete Ausgangssignal des Sauerstoffsensors wird verarbeitet, um auf diese Weise den Betriebszustand des Sauerstoffsensors zu bestimmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem im geschlossenen Regelkreis die Funktionstüchtigkeit ei­ ner im Abgasstrom einer Brennkraftmaschine stromaufwärts ei­ nes Katalysators angeordneten, bezüglich ihres Ausgangssigna­ les eine stetige Kennliniencharakteristik aufweisende Lambda­ sonde überprüft werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen (Anspruche 2 bis 7) ge­ kennzeichnet.
Zur Diagnose der Lambdasonde werden dem geschlossenen Lambda­ regelkreis, an sich bekannte (vergl. die obig gewürdigte DE 44 22 115 A1) Zwangsanregungen aufgeprägt. Die Zwangsanregung bewirkt eine periodische Änderung des Wertes der Luftzahl λ um das stöchiometrische Verhältnis λ = 1 und wird durch appli­ zierbare Parameter wie zum Beispiel Amplitude und Frequenz beschrieben. Um diese Vorgabe im geschlossenen Lambdaregel­ kreis möglichst exakt zu realisieren, ist eine Kompensation des dynamischen Verhaltens der Regelstrecke erforderlich. Aus dieser Kompensation des Streckenverhaltens können ferner Rückschlüsse auf eine Veränderung der Verzögerungszeit der Lambdasonde gezogen werden. Diese Veränderung im dynamischen Verhalten der Lambdasonde werden bei Alterungseffekten und bei Sondenvergiftungen beobachtet. Durch eine Adaption der Verzögerungszeit der Lambdasonde können somit die Kompensati­ onsergebnisse verbessert werden. Die Adaption der Modellpara­ meter der Lambdasonde gestattet die Berücksichtigung der ge­ nannten Alterungs- und Vergiftungseffekte der Sonde für die Lambdaregelung und für die Kompensation des Streckenverhal­ tens sowie gegebenenfalls das Erkennen einer defekten Lambdasonde.
Für das beschriebene Verfahren wird eine stetige Lambdasonde stromaufwärts des Katalysators vorausgesetzt. Die stetige Lambdasonde ist das Meßglied der Lambdaregelung, die Abwei­ chungen im Kraftstoff-Luft-Verhältnis von einem geforderten Wert reduziert. Dem geforderten Wert des Kraftstoff-Luft- Verhältnisses, dem Sollwert der Regelung, werden gezielt pe­ riodische Zwangsanregungen überlagert, die zum Beispiel be­ züglich Amplitude und Frequenz (zum Beispiel - wie in Anspruch 5 angegeben - Rechtecksignal­ folgen) so vorgegeben werden, daß die Erfordernisse der Brennkraftmaschine und des Katalysators bestmöglich berück­ sichtigt werden. Um die durch Amplitude und Frequenz festgelegten Parameter der Zwangsanregung im geschlossenen Regel­ kreis der Lambdaregelung bestmöglich zu realisieren, ist eine Kompensation des dynamischen Verhaltens der Regelstrecke der Lambdaregelung erforderlich. Für eine Brennkraftmaschine kann das Streckenverhalten durch die Totzeit zwischen Lastsignal und Meßwerterfassung der Lambdasonde und dem dynamischen Ver­ halten der Lambdasonde als Verzögerungsglied erster Ordnung siehe die obig gewürdigte De 195 16 239 A1 charakterisiert werden. Für die Modellierung der Totzeit er­ geben sich zwei prinzipielle Möglichkeiten. Einerseits kann die Totzeit in der Motorsteuerung durch ein Schieberegister o. ä. realisiert werden, wobei auf Grund der großen Totzeit bei niedriger Drehzahl und Last ein erheblicher Realisie­ rungsaufwand entsteht. Anderseits kann die Totzeit durch eine endlichdimensionale Approximation wie zum Beispiel die Padé- Approximation modelliert werden. In beiden Fällen werden die Parameter des Modells der Totzeit in Abhängigkeit vom Be­ triebspunkt des Motors zum Beispiel als Funktionen der Dreh­ zahl und der Last angepaßt. Durch die Kompensation des Strec­ kenverhaltens im Regelkreis wird auch beim Einsatz einer Pa­ dé-Approximation niedriger Ordnung (zum Beispiel zweiter Ord­ nung) erreicht, daß die durch Amplitude und Frequenz charak­ terisierte Zwangsanregung in weiten Frequenzbereichen mit ge­ ringen Fehlern realisiert werden kann.
Ferner ist bekannt, daß sich das dynamische Verhalten der Lambdasonde durch Alterungs- und Vergiftungsprozesse verän­ dert. Zum einen beeinflussen diese Änderungen die Regelgüte der Lambdaregelung. Andererseits müssen derartige Effekte über eine Diagnose erkannt werden, so daß bei zu großen Ab­ weichungen des Sondenverhaltens von einem Nominalverhalten, die zu einer Überschreitung der Emissionsgrenzwerte führen, eine defekte Lambdasonde erkannt wird. Aus dem Vergleich zwi­ schen Streckenverhalten und Modellverhalten der Strecke (Nominalmodell) bei Zwangsanregungen werden gemäß der Erfin­ dung Rückschlüsse auf die beschriebenen Veränderungen des Sensorverhaltens gezogen. Das Streckenverhalten unterliegt einer Drift (z. B. durch Vergiftungserscheinungen der Sonde) und somit gibt es Abweichungen von dem Nominalmodell. Eine Ad­ aption des Modellparameters für das Sensorverhalten wird durch die Auswertung einer Amplitudenbedingung ermöglicht. Dazu ist es erforderlich, daß das Modell des Totzeitgliedes entweder ein Totzeitglied oder eine Totzeitapproximation mit strengem Allpaßcharakter (d. h. der Grad des Zählerpolynoms und der Grad des Nennerpolynoms der Übertragungsfunktion sind gleich) ist. Dadurch wird der linearisierte Amplitudengang von Strecke und Streckenmodell nur noch durch das Sensorver­ halten bestimmt. Durch einen Vergleich der Amplitudenverstär­ kungen von System und Modell können oberhalb der durch das Dämpfungsverhalten des Sensors festgelegten Frequenz Abwei­ chungen zwischen Modell und Sensorverhalten detektiert wer­ den. Das heißt die Grundharmonische der Zwangsanregung muß so groß sein, daß Unterschiede im Amplitudenverhalten von Modell und System auftreten können.
Die über die Zwangsanregung hervorgerufenen kleinen periodi­ schen Änderungen im Kraftstoff-/Luft-Verhältnis werden außer­ dem die Konvertierungsreaktionen im Katalysator angeregt, was zu einer Verbesserung der Impulsbelastbarkeit des Katalysa­ tors führt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine mit zu­ gehöriger Abgasanlage und elektrischer Steuerungsein­ richtung und
Fig. 2 die Struktur der Lambda-Regelung mit Kompensation des Streckenverhaltens.
Die Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, die mit einem Ansaugtrakt 11 und einem Abgastrakt 12 verbunden ist. Im Ab­ gastrakt 12 ist ein zur Konvertierung schädlicher Abgasbe­ standteile dienender Katalysator 13, beispielsweise ein Drei­ wegekatalysator angeordnet. Die Richtung der zugeführten Ver­ brennungsluft, sowie des Abgasstromes ist mit Pfeilsymbolen eingezeichnet. Stromaufwärts des Katalysators 13 ist eine er­ ste Lambdasonde 14, stromabwärts des Katalysators 13 ist eine zweite Lambdasonde 15 angeordnet. Als erste Lambdasonde 14 wird dabei eine Sonde verwendet, deren Kennlinie für das Aus­ gangssignal im Bereich um λ = 1 eine stetige, vorzugsweise li­ neare Abhängigkeit vom Lambdawert zeigt und in herkömmlicher Weise zur Gemischregelung dient. Sie gibt ein Ausgangssignal LAM an eine Lambdaregelungseinrichtung 16 ab, die vorzugswei­ se in ein elektronisches Steuergerät 17 der Brennkraftmaschi­ ne integriert ist. Die Amplitude des Ausgangssignals der li­ nearen Sonde 14 ist mit LAMA bezeichnet. Die nach dem Kataly­ sator 13 angeordnete Lambdasonde 15 dient zur Überprüfung des Katalysatorwirkungsgrades und kann ebenfalls eine lineare Sonde oder eine sogenannte Sprungsonde sein, deren Ausgangs­ signal sich sprunghaft sowohl beim Übergang von einem fetten zu einem mageren als auch beim Übergang von einem mageren zu einem fetten Abgaszustand bei einer Luftzahl λ = 1 ändert. Die­ ses nicht näher bezeichnete Ausgangssignal der Lambdasonde 15 wird einer Einrichtung 18 zur Katalysatorüberprüfung zuge­ führt, die mit der Lambdaregelungseinrichtung 16 in Verbin­ dung steht. Durch Vergleichen und Auswerten der von den bei­ den Sonden 14, 15 gelieferten Signale kann auf die Konvertie­ rungsfähigkeit und damit auf den Wirkungsgrad des Katalysa­ tors 13 geschlossen werden.
Die Lambdaregelungseinrichtung 16 enthält ferner u. a. die an­ hand der Fig. 2 näher erläuterten Funktionsblöcke BL1, BL2, BL3. Die elektronische Steuerungseinrichtung 16 der Brenn­ kraftmaschine 10 übernimmt neben der Zündungsregelung auch eine Vielzahl weiterer Aufgaben bei der Steuerung und Rege­ lung der Brennkraftmaschine, insbesondere die Kraftstoffeinspritzung. Hierzu ist in einem Kennfeld KF in einem Speicher 19 der Steuerungseinrichtung eine Basiseinspritzzeit TIB ab­ hängig von einem Lastparameter (z. B. Luftmassenstrom oder Saugrohrdruck) und der Drehzahl abgelegt, die mit Hilfe be­ kannter Korrekturalgorithmen in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine noch angepaßt, d. h. korrigiert wird. Einen Korrekturfaktor liefert dabei die Lambdaregelungsein­ richtung 16. Die zum weiteren Betrieb der Brennkraftmaschine notwendigen Eingangs- und Ausgangssignale für das Steuergerät 17 sind in der Fig. 1 allgemein mit ES bzw. AS bezeichnet.
In der Fig. 2 ist mit LAM_SOLL ein vorgegebener Lambda- Sollwert bezeichnet, der entweder als konstanter Faktor, bei­ spielsweise gleich 1 für ein stöchiometrisches Gemisch fest vorgegeben sein kann, aus einem Kennfeld abhängig von dem Be­ triebspunkt der Brennkraftmaschine ausgelesen oder abhängig von Betriebsparametern berechnet wird. Dieser Sollwert LAM_SOLL wird zu einer Additionsstufe AS1 geführt.
Der Block BL3 beinhaltet einen an sich bekannten Signalgene­ rator, der eine periodische Schwingung mit einer bestimmten Frequenz und Amplitude erzeugt. Dies kann vorzugsweise eine Rechteckschwingung sein, die durch ihre Frequenz und Amplitu­ de bestimmt ist. Darüber hinaus ist aber auch eine Sägezahn­ schwingung, die durch ihre Amplitude, Anstiegszeit und Fre­ quenz gekennzeichnet ist oder eine beliebige, periodische Si­ gnalform (z. B. Sinusform) möglich.
Das Ausgangssignal LAM_FS des Blockes BL3 (die Abkürzung FS steht für forced stimulation = Zwangsanregung) wird dem vor­ gegebenen Lambda-Sollwert LAM_SOLL überlagert. Hierzu wird es ebenfalls zu der Additionsstufe AS1 geführt. Durch eine sol­ che Zwangsanregung werden gezielt kleine periodische Änderun­ gen im Kraftstoff/Luftverhältnis hervorgerufen, d. h. das der Brennkraftmaschine zuzuführende Gemisch wird bewußt periodisch fetter und magerer gemacht. Das am Ausgang der Additi­ onsstufe AS1 vorhandene Signal ist mit LAM_SOLL_FS bezeichnet und mit diesem Wert soll unter Berücksichtigung der Zwangsan­ regung die Brennkraftmaschine betrieben werden. Um diese Zwangsanregungen im geschlossenen Regelkreis der Lambdarege­ lung mit hoher Genauigkeit realisieren zu können, ist ein Mo­ dell der Regelstrecke der Lambdaregelung erforderlich. Der Block BL1 repräsentiert dieses Modell und erlaubt eine Kom­ pensation des dynamischen Verhaltens der Regelstrecke. Aus dieser Kompensation des Streckenverhaltens können Rückschlüs­ se auf eine Veränderung der Verzögerungszeit der Lambdasonde gezogen werden.
Das Streckenverhalten der Brennkraftmaschine wird durch die Totzeit zwischen Einspritzvorgang und Meßwerterfassung der Lambdasonde und dem dynamischen Verhalten der Lambdasonde selbst charakterisiert. Dieses Verzögerungsverhalten wird durch ein Totzeitglied erster Ordnung dargestellt. Da ein Totzeitglied im gesamten Frequenzbereich eine Amplitudenver­ stärkung von 1 aufweist, spielt nur noch die Sensordynamik eine Rolle. Modellparameter für den Block BL1 ist deshalb die Sensorverzögerungszeit zur Beschreibung des Sondenverhaltens. Die Sensorverzögerungszeit für eine korrekt arbeitende, d. h. nicht gealterte Lambdasonde wird appliziert. Der Wert wird auf dem Prüfstand (Testbank) ermittelt.
Ausgangsgröße des Blockes BL1 ist das Modellausgangssignal LAM_MOD, das zu einer Divisionsstufe DS1 geführt ist. Dort wird der Kehrwert des Modellausgangssignals LAM_MOD gebildet. Durch diese Division erhält man ein lineares Regelkreisver­ halten am Arbeitspunkt, andernfalls wäre das Verhalten unsym­ metrisch, abhängig davon, ob Abweichungen in Richtung fettes Gemisch oder mageres Gemisch auftreten. Dieser Kehrwert der Modellausgangsgröße 1/LAM_MOD wird zu einer Additionsstelle AS2 geführt. Die Lambdasonde 14 liefert entsprechend dem Restsauerstoffgehalt im Abgas einen Lambdawert LAM. Von die­ sem gemessenen Wert wird zuerst ebenfalls der Kehrwert gebil­ det (Divisionsstufe DS3) und dann zu der Additionsstelle AS2 geführt, wo er von dem Kehrwert des Modellausgangssignals subtrahiert wird. Die so gebildete Regeldifferenz LAM_DIF ist Eingangsgröße für den Block BL2, der einen stetigen, an sich bekannten Lambdaregler darstellt. Er kann beispielsweise als PID-Regler (Proportional-Integral-Differential-Regler) reali­ siert sein.
Die Ausgangsgröße des Blockes BL2 stellt die Stellgröße LAM_C des Regelkreises dar, die auf eine Additionsstufe AS3 geführt ist. Weitere Eingangsgröße der Additionsstufe AS3 ist der Kehrwert (gebildet in der Divisionsstufe DS2) des Eingangs­ signal des Streckenmodells LAM_SOLL_FS. Die Summe aus den beiden Werten ergibt einen dimensionslosen Faktor LAM_FAC mit dem die aus einem Kennfeld aus Last und Drehzahl ausgelesene Basiseinspritzzeit TIB, ausgedrückt z. B. in msec, in der Mul­ tiplikationsstufe MS1 multipliziert wird. Als Ergebnis davon erhält man eine, den Einfluß der Lambdaregelung berücksichti­ gende Einspritzzeit TI_LAM. Weitere Korrekturfaktoren, welche die Basiseinspritzzeit TIB beeinflussen, sind hier nicht dar­ gestellt.
Im folgenden wird erläutert, wie anhand der angegebenen Struktur die Lambdasonde hinsichtlich ihrer Dynamik diagno­ stiziert werden kann.
Durch Alterungs- und/oder Vergiftungserscheinungen ändert sich die Sensorverzögerungszeit, d. h. die Lambdasonde wird langsamer. Damit ändert sich auch die Amplitudenverstärkung oberhalb einer Grenzfrequenz, die abhängig von der Sondenal­ terung ist. Durch Bewerten des Verhältnisses der Amplituden­ verstärkung des Modells und des tatsächlichen Systems kann eine Anpassung des Modellparameters Sensorverzögerungszeit erfolgen. Wenn im Rahmen dieser Adaption ein vorgegebener Schwellenwert überschritten wird, genügt die Lambdasonde hin­ sichtlich ihrer Dynamikeigenschaften nicht mehr den Anforde­ rungen und sie wird als defekt eingestuft.
Es werden die Amplitudenverstärkungen von Modell LAM_MODA/­ LAM_SOLL_FSA und System LAMA/LAM_FACA ermittelt und die bei­ den Werte miteinander verglichen.
Gilt die Beziehung
LAM_MODA/LAM_SOLL_FSA < LAMA/LAM_FACA
so ist die Sensorverzögerungszeit größer als der entsprechen­ de Modellparameter und die ursprünglich applizierte Modell­ verzögerungszeit wird angepaßt, in diesem Falle wird sie er­ höht.
mit:
LAM_MODA Amplitude des Ausgangssignales des Streckenmo­ dells (Block BL1)
LAM_SOLL_FSA Amplitude des Eingangssignales des Streckenmo­ dells (Block BL1)
LAMA Amplitude des Meßsignals der Lambda-Sonde
LAM_FACA Amplitude des Eingangssignales der Regel­ strecke
Die vier angegebenen Größen sind gleichanteilsfrei.
Anderenfalls, wenn die Relation
LAM_MODA/LAM_SOLL_FSA < LAMA/LAM_FACA
gilt, dann ist die Sensorverzögerungszeit kleiner als der entsprechende Parameter des Modells und die ursprünglich applizierte Modellverzögerungszeit wird ebenfalls angepaßt, in diesem Falle aber wird sie verkleinert.
Die einzelnen Amplitudenverstärkungen werden ermittelt, indem jeweils die Amplituden der Modell- und Streckengrößen, d. h. die Maximalwerte innerhalb einer Periodendauer bestimmt wer­ den. Die Amplitude des Signals der Zwangsanregung ist einge­ prägt und somit auch bekannt.
Voraussetzung für eine derartige Diagnosemethode ist, daß die gewählte Frequenz der Zwangsanregung oberhalb der durch das Sensorverhalten festgelegten Frequenz liegt, ab der eine Dämpfung auftritt (Knickfrequenz im Amplitudengang des Sen­ sors). Auf der Basis eines derartigen Vergleiches zwischen Modell- und Systemverhalten kann eine Adaption des Modellpa­ rameters zur Beschreibung des Sondenverhaltens erfolgen. Überschreitet der Wert der Adaption des Modellparameters eine definierten, drehzahl- und lastabhängigen Schwellenwert, so daß die Emissionen einen Grenzwert überschreiten, so wird die Lambdasonde als defekt eingestuft.
Mit Hilfe der beschriebenen Zwangsanregung kann durch eine Auswertung des Signals der stetigen Lambdasonde vor dem Kata­ lysator und des Signals der Zwei-Punkt-Lambdasonde nach dem Katalysator auch eine Diagnose des Katalysatorwirkungsgrades erfolgen. Prinzipiell sind in diesem Fall ähnliche Diagnose­ algorithmen wie bei herkömmlichen Lambdaregelungen mit binä­ rer Lambdasonde möglich. Die Zwangsanregung ist beim Einsatz einer stetigen Lambdaregelung erforderlich, da bei diesem Re­ gelungsprinzip keine Grenzzyklen auftreten, wie sie bei der Zweipunktregelung zu beobachten sind und für die Katalysator­ diagnose ausgewertet werden können.

Claims (7)

1. Verfahren zur Diagnose einer stromaufwärts eines Katalysa­ tors (13) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten, bezüg­ lich ihres Ausgangssignals eine stetige Charakteristik auf­ weisenden Lambdasonde (14), dessen Ausgangssignal (LAM, LAMA) als Eingangsgröße eines Lambdaregelungskreises dient, wobei
einem geforderten Wert für ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis (LAM_SOLL) periodische Zwangsanregungen mit vorgegebener Frequenz und Amplitude (LAM_FS) überlagert werden,
das Streckenverhalten des Lambdaregelungskreises mittels eines Modells (BL1), das als Modellparameter die Sensorver­ zögerungszeit beinhaltet, nachgebildet wird,
die Amplitudenverstärkungen (LAM_MODA/LAM_SOLL_FSA) von Modell (BL1) und System (LAMA/LAM_FACA) ermittelt und die beiden Werte miteinander verglichen werden,
in Abhängigkeit des Ergebnisses des Vergleiches der Modell­ parameter Sensorverzögerungszeit adaptiert wird und
die Lambdasonde (14) als defekt eingestuft wird, wenn der Wert der Adaption des Modellparameters einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der applizierte Modellparameter Sensorverzögerungszeit erhöht wird wenn für die Amplitudenverstärkungen gilt:
LAM_MODA/LAM_SOLL_FSA < LAMA/LAM_FACA
mit:
LAM_MODA Amplitude des Ausgangssignales des Streckenmo­ dells (Block BL1)
LAM_SOLL_FSA Amplitude des Eingangssignales des Streckenmo­ dells (Block BL1)
LAMA Amplitude des Meßsignals der Lambda-Sonde
LAM_FACA Amplitude des Eingangssignales der Regel­ strecke
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der applizierte Modellparameter Sensorverzögerungszeit verklei­ nert wird wenn für die Amplitudenverstärkungen gilt:
LAM_MODA/LAM_SOLL_FSA < LAMA/LAM_FACA
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert abhängig von der Drehzahl und der Last der Brennkraftmaschine (10) festgelegt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwangsanregung eine Rechteckschwingung verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwangsanregung eine sinusförmige Schwingung verwendet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zwangsanregung eine sägezahnförmige Schwingung verwendet wird, die durch ihre Amplitude, Anstiegszeit und Frequenz ge­ kennzeichnet ist.
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