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DE19911664A1 - Kalibrierung eines NOx-Sensors - Google Patents

Kalibrierung eines NOx-Sensors

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DE19911664A1
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nox sensor
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Michael Daetz
Hermann Hahn
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Volkswagen AG
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine mittels eines NOx-Sensors, wobei der Sensor mittels ausgewählter Betriebspunkte kalibriert wird. Vorzugsweise wird genau ein ausgewählter Motorbetriebspunkt verwendet.

Description

Das Verfahren bezieht sich auf die Bestimmung des NOx-Gehalts des Abgases mittels eines NOx-Sensors und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Kalibrieren und Betreiben eines solchen NOx-Sensors.
NOx-Sensoren zur Bestimmung des NOx-Gehalts im Abgas einer Brennkraftmaschine sind in verschiedenartiger Form bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung. Zur Einhaltung der NOx-Grenzwerte bei einem magerlauffähigen Verbrennungsmotor ist die Kenntnis des NOx-Gehalts im Abgastrakt hinter einem NOx-Speicherkatalysator notwendig, um beispielsweise den Zeitpunkt bestimmen zu können, an dem keine Einlagerung von NOx in dem NOx-Speicher mehr möglich ist, d. h. der NOx-Speicher gefüllt ist, so daß eine Regenerationsphase notwendig ist.
Dazu befindet sich üblicherweise im Abgastrakt des mindestens zeitweise magerlaufenden Verbrennungsmotors ein Katalysator, wobei sich hinter diesem Katalysator eine Meßeinrichtung befindet, die in der Lage ist, die NOx-Konzentration im Abgas zu messen, also beispielsweise ein NOx-Sensor. Ferner verfügt das System über eine Motorsteuerungseinheit, die das gemessene NOx-Signal verarbeiten kann.
Die Anzeigegenauigkeit der heute erhältlichen NOx-Sensoren weist je nach Hersteller ein unterschiedliches Fehlermaß vom tatsächlichen IST-Wert der NOx-Konzentration auf. Diese individuellen Ungenauigkeiten in der Kennlinie des verwendeten Sensors führen zu Fehlern im Steuerverhalten der Motorsteuereinheit, so daß beispielsweise der Füllungsgrad des NOx-Speichers nicht genau erkannt wird, wodurch die Regeneration zu spät eingeschaltet wird, was zu einer erhöhten Umweltbelastung führt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit des NOx-Sensors zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine mittels eines NOx-Sensors, wobei der Sensor mittels ausgewählter Betriebspunkte kalibriert wird. Vorzugsweise wird genau ein ausgewählter Motorbetriebspunkt verwendet. Dadurch kann der Offset der Kennlinie des NOx-Sensors korrigiert werden. Ferner kann die Steigung der Kennlinie des NOx- Sensors korrigiert werden.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung einen magerlauffähigen Verbrennungsmotor mit einem sich im Abgastrakt befindlichen Katalysator sowie einem NOx-Sensor und einer Motorsteuerungseinheit, wobei die Kennlinie des NOx-Sensors mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kalibriert wird.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines magerlauffähigen Brennkraftsystems, und
Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung einer Sensorkennlinie.
Fig. 1 zeigt schematisch ein magerlauffähiges Brennkraftsystem. Ein magerlauffähiger Brennkraftmotor 1, der von einem Motormanagement 2 gesteuert wird, weist in seinem Abgastrakt 3 einen optionalen Vorkatalysator 4 sowie einen Katalysator mit NOx- Speicherfunktion 5 auf. In Abgasströmungsrichtung hinter dem Katalysator 5 ist ein NOx- oder Lambda-Sensor 6 angeordnet, der die NOx-Konzentration der Abgases mißt und sein Meßsignal über eine Leitung 7 an das Motormanagement 2 abgibt.
Wie bereits oben erwähnt, weisen heute erhältliche NOx-Sensoren 6 unterschiedliche Kennlinien auf, wobei je nach Hersteller ein unterschiedliches Fehlermaß vom tatsächlichen IST-Wert der NOx-Konzentration gegeben ist. Diese Ungenauigkeiten in der Kennlinie des Sensors 6 haben, zumindest im linearen Bereich, mehrere Ursachen, die in der Genauigkeit des Offsets 8 und der Genauigkeit der Steigung 9 (Empfindlichkeit) unterschieden werden können.
Fig. 2 zeigt eine Kennlinie eines NOx-Sensors. Dargestellt ist das Sensorausgangssignal OUT in beliebigen Einheiten als Funktion der NOx-Konzentration NOx in ppm. Die in dem interessierenden Bereich lineare Kennlinie weist eine Offset 8 (Achsenabschnitt) sowie eine Steigung 9 auf.
Zur teilweisen Kompensation zumindest der Offsetungenauigkeiten wird ein Betriebspunkt (mindestens ein Betriebspunkt) des Motors 1 herangezogen, bei dem die NOx-Konzentration hinter dem Katalysator 5 mit hinreichender Genauigkeit angenommen werden kann. Das vom Sensor 6 gemessene NOx-Signal wird mit der angenommenen NOx-Konzentration korrigiert. Beispielsweise ist in den Schubabschaltungsphasen des Motors 1 nicht mit NOx-Konzentration zu rechnen, so daß ein derartiger Motorbetriebspunkt zur Kalibrierung des NOx-Sensors 6 verwendet werden kann.
Für den Fall, daß es sich bei dem Katalysator 5 um einen NOx-Speicherkatalysator handelt, kann z. B. noch folgender Punkt zur Kalibrierung verwendet werden: in einem gewissen Temperaturbereich des Katalysators 5, beispielsweise bei ca. 350°C, kann selbst für einen stark geschädigten der vergifteten Katalysator 5 zumindest für eine gewisse Zeit, beispielsweise für 5-10 s, nach einer vorangegangenen NOx- Regeneration im Leerlauf des Motors 1 aufgrund des niedrigen NOx-Massenstroms von einer nahezu 100%-igen NOx-Einlagerung in den Katalysator 5 ausgegangen werden. Der IST-Wert der NOx-Konzentration nach dem Katalysator 5 bewegt sich dann zwischen 0 und 5 ppm. Ein derartiger Zeitpunkt kann daher vorteilhafterweise zur Kalibrierung des Offsets der Kennlinie eines NOx-Sensors 6 verwendet werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Magerlauffähige Brennkraftmaschine
2
Motormanagement
3
Abgasanlage
4
Vorkatalysator
5
Katalysator mit NOx-Speicherfunktion
6
NOx-/Lambda-Sensor
7
Verbindung
8
Offset
9
Steigung
OUT Ausgangssignal
NOx[ppm] NOx-Konzentration in ppm

Claims (7)

1. Verfahren zur Bestimmung der NOx-Konzentration eines Abgasstromes einer Brennkraftmaschine (1) mittels eines NOx-Sensors (6), dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (6) mittels ausgewählter Betriebspunkte kalibriert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genau ein ausgewählter Motorbetriebspunkt verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schubabschaltungsphase als Betriebspunkt zur Kalibrierung verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leerlaufzustand unmittelbar nach einer Regeneration eines NOx-Speicherkatalysators (5) als Betriebspunkt zur Kalibrierung verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Offset (8) der Kennlinie des NOx-Sensors (6) korrigiert wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung (9) der Kennlinie des NOx-Sensors (6) korrigiert wird.
7. Magerlauffähiger Verbrennungsmotor (1) mit einem sich im Abgastrakt (3) befindlichen Katalysator (5) sowie einem NOx-Sensor (6) und einer Motorsteuerungseinheit (2), wobei die Kennlinie des Sensors (6) mit dem Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche kalibriert wird.
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