用于對內燃機中的氧傳感器的在控制儀中實現的診斷進行檢查的故障模擬器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于在出現所連接的寬帶氧傳感器（10）的功能性故障時對內燃機的控制儀（14）的故障識別功能進行檢查的方法，其中所述檢查用布置在所述寬帶氧傳感器（10）與所述控制儀（14）之間的故障模擬器（12）來實施，并且其中所述故障模擬器（12）為對所述寬帶氧傳感器（10）的故障進行模擬而有針對性地改變在所述寬帶氧傳感器（10）與所述控制儀（14）之間交換的電的信號。在此規定，向所述故障模擬器輸送所述寬帶氧傳感器（10）的能斯特電壓UNOmess（11）和所述控制儀的泵電流IPMSG（16），所述故障模擬器（12）向所述寬帶氧傳感器（10）輸送泵電流IPsonde（15）并且向所述控制儀輸送能斯特電壓UNOstell（13），并且所述故障模擬器（12）為對所述寬帶氧傳感器（10）的故障進行模擬而相對于由所述寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmess（11）改變被輸送給所述控制儀的能斯特電壓UNOstell（13）。此外，本發明涉及一種用于實施所述方法的故障模擬器。所述方法和所述故障模擬器能夠對用于寬帶氧傳感器的控制儀的故障識別功能進行監控。
【專利說明】用于對內燃機中的氧傳感器的在控制儀中實現的診斷進行檢查的故障模擬器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于在出現所連接的寬帶氧傳感器的功能性故障時對內燃機的控制儀的故障識別功能進行檢查的方法，其中所述檢查用布置在所述寬帶氧傳感器與所述控制儀之間的故障模擬器來實施，并且其中所述故障模擬器為對寬帶氧傳感器的故障進行模擬而有針對性地改變在所述寬帶氧傳感器與所述控制儀之間交換的電的信號。
[0002]此外，本發明涉及一種用于在出現所連接的寬帶氧傳感器的功能性故障時對內燃機的控制儀的故障識別功能進行檢查的故障模擬器，其中所述故障模擬器為對寬帶氧傳感器的故障進行模擬而布置在所述寬帶氧傳感器與所述控制儀之間。
【背景技術】
[0003]為了對有害物質排放和廢氣后處理進行優化，在現代的內燃機中將氧傳感器用于確定廢氣的成分并且用于控制所述內燃機。氧傳感器確定所述廢氣的氧含量，這用于調節被輸送給所述內燃機的空氣燃料混合物并且由此用于調節在催化器之前的廢氣λ。在此通過λ-調節回路來如此調節所述內燃機的空氣及燃料輸入量，從而實現所述廢氣的、對于通過被設置在所述內燃機的排氣道中的催化器進行的廢氣后處理來說最佳的成分。對于汽油機來說，通常調節到I的λ，也就是空氣對燃料的化學計量比。由此可以將所述內燃機的有害物質排放降低到最低限度。
[0004]不同形式的氧傳感器得到了使用。寬帶氧傳感器，也被稱為連續的或線性的氧傳感器，與雙點-氧傳感器相比能夠在較寬的、圍繞著λ (Lambda)=I的范圍內測量所述廢氣中的λ值。由此比如也可以將內燃機調節到具有空氣盈余的稀薄混合氣的運行。
[0005]寬帶氧傳感器的傳感器元件在表面上具有一開口，廢氣通過該開口流進去。在進口上連接了多細孔的層，廢氣通過該層擴散到一空腔中。通過傳導氧離子的電解質材料來將這個空腔與外部的廢氣分開。不僅在所述電解質的外面而且在所述空腔的一側上都有電極，所述電極通過線纜與插頭觸點相連接。處于其之間的電解質被稱為泵單元。此外，在所述傳感器元件的內部，在通過所述傳感器元件的電解質材料與所述空腔分開的情況下存在著具有特定的、恒定的氧氣濃度的參考氣體。另一電極與所述參考氣體處于接觸之中，所述另一電極也與插頭觸點相連接。處于所述另一電極與所述空腔側的電極之間的電解質被稱為測量單元。
[0006]根據能斯特原理，在所述測量單元上面加載著下面被稱為能斯特電壓UNO的電壓，其通過在所述空腔中以及在所述參考氣體中的、氧化的并且還原的氣體成分的濃度來確定。因為在所述參考氣體中的濃度已知并且不會變化，所以所述相關性降低到在所述空腔中的濃度。
[0007]為了運行所述氧傳感器，必須通過所述插頭將所述氧傳感器與相應的運行電子裝置、通常是發動機控制儀連接起來。通過所述電極來檢測所述能斯特電壓UN0，并且將其傳輸給所述發動機控制儀。在所述發動機控制儀中有一調節回路，該調節回路將在所述測量單元上面的能斯特電壓保持在額定值上，方法是:通過所述泵單元來驅動所謂的泵電流IPo為此，所述調節回路包括一泵電流調節器，該泵電流調節器經常也根據其調節量而被稱為能斯特電壓調節器。因為所述電流通過在電解質中通過氧離子來進行，所以在所述空腔中的氧氣濃度受到影響。為了在瞬態振蕩的狀態中將所述能斯特電壓UNO保持恒定，在稀薄混合氣的范圍內(λ > I)必須從所述空腔中泵吸剛好和通過擴散阻擋層再擴散的氧氣一樣多的氧氣。而在濃厚混合氣的范圍內(λ < I)則必須將如此多的氧氣泵吸到所述空腔中，從而對再擴散的、還原的廢氣分子進行補償。在考慮到通過所述泵電流調節器來將在所述空腔中的氧氣均勢保持恒定這種事實的情況下，從擴散方程式中得到在擴散流以及由此泵電流與所述廢氣中的氧氣濃度之間的線性的關聯。現在在所述發動機控制儀中測量所述泵電流，或者由所述發動機控制儀根據所測量的能斯特電壓來預先給定所述泵電流。所述泵電流代表著一種線性的、用于在廢氣中的氧氣均勢的信號。
[0008]如果寬帶氧傳感器有故障，那么這必須被所述發動機控制儀識別出來。為了檢查，發動機控制儀是否識別寬帶氧傳感器的相關的故障，現今使用故障模擬器，所述故障模擬器在檢查過程中布置在所述發動機控制儀與所述寬帶氧傳感器之間。在此，所述故障模擬器相對于所述發動機控制儀的表現像具有有待檢查的故障的寬帶氧傳感器一樣。所述發動機控制儀必須在沒有軟件及應用程序變化的情況下識別相關的故障情況。
[0009]有待模擬的故障情況之一是所述寬帶氧傳感器的λ信號的變化。在此，為所述發動機控制儀預先給定所述寬帶氧傳感器的、被延遲的或者被歪曲的信號。對于現今所熟知的故障模擬來說，為了模擬這種故障而改變所述泵電流，用于由此在所述寬帶氧傳感器中引起變化并且在所述發動機控制儀中引起相應的反應。這些變化必須通過在所述發動機控制儀中的診斷功能來識別并且顯示出來。
[0010]所述泵電流的、用于對寬帶氧傳感器的故障進行模擬的變化可能引起以下情況:所述故障模擬本身太慢。這可能引起以下結果:所述發動機控制儀比如對由于所述廢氣的成分的實際的變化引起的實際的信號變化作出反應，盡管所述故障模擬器應該抑制這些變化。
[0011]對于一些發動機控制儀來說所提供的泵電流代表著所述測量信號并且沒有對所產生的泵電流進行再測量，對于這些發動機控制儀來說所述泵電流是所述泵電流調節器的輸出信號，并且所述能斯特電壓UNO是所述泵電流調節器的輸入信號。通過所述泵電流信號的變化進行的故障模擬在這里首先影響到所述寬帶氧傳感器。作為結果，所述能斯特電壓UNO以及電此所述泵電流調節器的輸入信號發生變化。已知的、用于通過所述泵電流的變化進行故障模擬的方法在這里具有以下缺點:所述泵電流的變化僅僅推遲地在所述控制儀中進行信號檢測時出現。因此，一般來說無法完全抑制所述寬帶氧傳感器的、對信號變化的、實際的反應。
【發明內容】
[0012]本發明的任務是，提供一種用于對寬帶氧傳感器進行故障模擬的方法，該方法避免了像比如由于在所述發動機控制儀中推遲的反應或者信號傳播時間而變得看得見的一樣的干擾的影響。
[0013]此外，本發明的任務是，提供一種相應的故障模擬器。
[0014]本發明的、與所述方法有關的任務通過以下方式來解決:向所述故障模擬器輸送所述寬帶氧傳感器的能斯特電壓UNOnresJP所述控制儀的泵電流IP Mse，所述故障模擬器向所述寬帶氧傳感器輸送泵電流IPsmde并且向所述控制儀輸送能斯特電壓UNO stell，并且所述故障模擬器為對寬帶氧傳感器的故障進行模擬而相對于由所述寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmess來改變輸送給所述控制儀的能斯特電壓UNO stell?
[0015]根據本發明的一種特別優選的設計變型方案，在此可以規定，所述故障模擬器為對變化的泵電流IPMse進行模擬而相對于由所述寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmes^改變被輸送給所述控制儀的能斯特電壓UNOstell。
[0016]在所述內燃機的正常的運行中，所述能斯特電壓UNO的、偏離能斯特電壓額定值的偏差是所述泵電流調節器的輸入參量。所述泵電流IP是所述泵電流調節器的輸出信號，并且同時是在所述控制儀中進一步經過處理的測量參量。通過相對于由所述寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOnress來改變被輸送給所述控制儀的能斯特電壓UNO stell這種方式，所述故障模擬器可以引起所述泵電流信號的變化。因為這種變化在時間上在所述調節過程本身之前進行，所以在所述控制儀中沒有出現對由于實際的廢氣的變化而引起的泵電流信號的變化的、不受歡迎的反應。此外，可以對控制儀進行檢查，對于所述控制儀來說所提供的電流代表著所述測量信號，并且沒有對所產生的泵電流進行再測量。
[0017]所述寬帶氧傳感器的、不同的故障、比如由于老化效應而延遲的響應特性或者被歪曲的能斯特信號可以通過以下方式來模擬:所述故障模擬器為對故障進行模擬而將預先給定的能斯特電壓UNOstell或者根據時間而變化的能斯特電壓UNO &n輸出給所述控制儀。
[0018]在此可以規定，所述故障模擬器在不取決于或者取決所述由寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmess的情況下預先給定所述預先給定的能斯特電壓UNO ste;11或者所述根據時間而變化的能斯特電壓UN0stell。可以通過在所述故障模擬器中所設置的μ控制器來預先給定所輸出的能斯特電壓UNOstell。
[0019]根據本發明的一種優選的設計變型方案，可以規定，
?被輸送給所述寬帶氧傳感器的泵電流IPsmde相當于由所述發動機控制系統輸出的泵電流IPmsg或者
?在由所述寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmess的基礎上預先給定被輸出給所述寬帶氧傳感器的泵電流IPs。-或者
?由所述故障模擬器根據所述由控制儀輸出的泵電流IPise來預先給定被輸出給所述寬帶氧傳感器的泵電流IPSmde;。
[0020]對于被輸出給所述寬帶氧傳感器的泵電流IPsmde的選擇在此可以根據有待模擬的故障來進行。如果所述泵電流π^-相當于所述由發動機控制系統輸出的泵電流IPmsc，那么這種泵電流IPsmdJt可以由所述發動機控制系統通過所述故障模擬器來傳輸(duchschleifen)給所述寬帶氧傳感器。如果所述泵電流IPsmde由所述故障模擬器來預先給定，那么所述由發動機控制系統所提供的泵電流IPise可以在所述故障模擬器中得到降低。
[0021]如果由所述故障模擬器根據所述由控制儀輸出的泵電流IPase來預先給定被輸出給所述寬帶氧傳感器的泵電流IPS。-，則可以規定，與所述泵電流IPise相比，可以更大地或者更小地并且/或者在時間上延遲地預先給定所述根據泵電流IPise由所述故障模擬器預先給定的并且被輸出給所述寬帶氧傳感器的泵電流IPsmde。
[0022]為了對所述寬帶氧傳感器的運行狀態進行監控，尤其為了對其運行溫度進行監控，在正常的運行中設置了對于所述寬帶氧傳感器的內電阻的、有規律的測定。因此可以規定，所述故障模擬器為了內電阻測量而相對于所述控制儀模擬一種負荷并且提供相應的電壓信號。
[0023]所述寬帶氧傳感器的不同的故障可以通過以下方式來模擬:所述由故障模擬器輸出給所述控制儀的能斯特電壓UNOstell的以及被輸出給所述寬帶氧傳感器的泵電流IP Sonde的、相對于所述由寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmesJP所述由控制儀輸出的泵電流IPise的變化可以同時或者彼此分開地進行。
[0024]本發明的、與所述故障模擬器有關的任務通過以下方式得到解決:向所述故障模擬器輸送所述寬帶氧傳感器的能斯特電壓UNOnresJP所述控制儀的泵電流IPMse，由所述故障模擬器向所述寬帶氧傳感器輸送泵電流IPsmde并且向所述控制儀輸送能斯特電壓UNO stell,并且所述故障模擬器被設計用于:相對于所述由寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOnress來改變被輸送給所述控制儀的能斯特電壓UNOstell。所述故障模擬器由此能夠實施所描述的方法。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]下面借助于一種在附圖中示出的實施例對本發明進行詳細解釋。附圖示出:
圖1是用于對控制儀的故障識別功能進行檢查的故障模擬器。
【具體實施方式】
[0026]圖1示出了一種用于對控制儀14的故障識別功能進行檢查的故障模擬器12。所述故障模擬器12被布置在寬帶氧傳感器10與控制儀14之間。向所述故障模擬器12輸送所述寬帶氧傳感器10的能斯特電壓UNOme3sIl和所述控制儀14的泵電流ΙΡΒ(；16。所述故障模擬器12向所述寬帶氧傳感器10輸送泵電流IPSmde15并且向所述控制儀14輸送能斯特電壓UN0stell13。所述信號在此通過相應的箭頭來示出，所示出的信號線的數目被限制到對于本發明的描述來說必要的數目。
[0027]使用故障模擬器12，用于在寬帶氧傳感器10中測試特定的故障情況。為此，將所述故障模擬器12布置在所述寬帶氧傳感器10與所屬的控制儀14之間。所述故障模擬器12相對于所述控制儀14的表現和具有有待檢查的故障的寬帶氧傳感器10 —樣，而所述寬帶氧傳感器10則繼續運行。所述控制儀14必須在沒有軟件及應用程序變化的情況下識別由所述故障模擬器預先給定的故障。一種有待模擬的故障情況是所述寬帶氧傳感器10的λ信號的變化，從而用延遲的或者被歪曲的λ信號來蒙蔽所述控制儀14。對于所熟知的故障模擬器12來說，為此改變所述泵電流ΙΡ，用于由此在所述寬帶氧傳感器10中引起變化。這些變化必須通過診斷功能由所述控制儀14來識別。
[0028]所述泵電流IP的、用于對所述寬帶氧傳感器10的故障進行模擬的變化可能引起以下情況:所述故障模擬本身太慢。這可能在所述控制儀14中引起以下結果:所述控制儀比如在出現廢氣成分的、相應的實際的變化時對實際的信號變化作出反應，盡管所述故障模擬器12應該抑制這種變化。
[0029]因此，按照本發明來規定，通過所述故障模擬器12在所述能斯特電壓UNO的基礎上實施所述故障模擬。為此，所述故障模擬器12也中斷將所述由寬帶氧傳感器10輸出的能斯特電壓UNOmess輸送給所述控制儀14的過程，并且將相應地變化的能斯特電壓UNO stell13輸出給所述控制儀14。所述故障模擬器12因此可以引起所述泵電流IPMse16的變化，方法是:相應地改變所述能斯特電壓UN0stell13。因為這種變化在時間上在所述調節過程本身之前進行，所以在所述控制儀14中看不到不受歡迎的、對由于實際的廢氣的變化而引起的泵電流信號的變化的反應。
[0030]所述控制儀14可以任意地預先給定所輸出的能斯特電壓UN0stell13以及尤其所述能斯特電壓UN0stell13的時間上的變化。這可以通過在所述故障模擬器12中所設置的μ控制器、比如根據所測量的能斯特電壓UNOmess或者在不取決于所述能斯特電壓UNO _s的情況下進行。
[0031]隨后由所述控制儀14所計算和輸出的泵電流IP-16可以直接通過所述故障模擬器12來傳輸給所述寬帶氧傳感器10。作為替代方案，可以在對所述寬帶氧傳感器10沒有影響的情況下在所述故障模擬器12中降低所述泵電流IPMse16。在這種情況下向所述寬帶氧傳感器10加載在所述故障模擬器12中在所述能斯特電壓UNOmessII的基礎上所計算的泵電流IPsmtJS。第三種可行方案在于，根據所述泵電流ΙΡΒ(；16對所述泵電流IPMse15進行控制，并且將其傳輸給所述寬帶氧傳感器10。在此，相對于所述泵電流IP-16可以更大地、更小地或者在時間上延遲地選擇所述泵電流IPSmde15。
【權利要求】
1.用于在出現所連接的寬帶氧傳感器(10)的功能性故障時對內燃機的控制儀(14)的故障識別功能進行檢查的方法，其中所述檢查用布置在所述寬帶氧傳感器(10)與所述控制儀(14)之間的故障模擬器(12)來實施，并且其中所述故障模擬器(12)為對所述寬帶氧傳感器(10)的故障進行模擬而有針對性地改變在所述寬帶氧傳感器(10)與所述控制儀(14)之間交換的電的信號，其特征在于，向所述故障模擬器(12)輸送所述寬帶氧傳感器(10)的能斯特電壓UNOmess (11)和所述控制儀(14)的泵電流IPMse (16)，所述故障模擬器(12)向所述寬帶氧傳感器(10)輸送泵電流IPs。- (15)并且向所述控制儀(14)輸送能斯特電壓UNOstell (13)，并且所述故障模擬器(12)為對所述寬帶氧傳感器(10)的故障進行模擬而相對于由所述寬帶氧傳感器(10)輸出的能斯特電壓UNOmess (11)改變被輸送給所述控制儀(14)的能斯特電壓UNOstell (13)。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述故障模擬器(12)為對變化的泵電流IPbg (16)進行模擬而相對于由所述寬帶氧傳感器(10)輸出的能斯特電壓UNOmess (11)來改變被輸送給所述控制儀(14)的能斯特電壓UNOstell (13)。
3.按權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述故障模擬器(12)為對故障進行模擬而將預先給定的能斯特電壓UNOstell (13)或者根據時間而變化的能斯特電壓UNOstell (13)輸出給所述控制儀(14)。
4.按權利要求1到3中任一項所述的方法，其特征在于，所述故障模擬器在不取決于或者取決于由所述寬帶氧傳感器(10)輸出的能斯特電壓UNOnress (11)的情況下預先給定所預先給定的能斯特電壓UNOstell (13)或者根據時間而變化的能斯特電壓UNOstell (13)。
5.按權利要求1到4中任一項所述的方法，其特征在于， ?被輸出給所述寬帶氧傳感器(10)的泵電流IPsmde (15)相當于由所述發動機控制系統(14)輸出的泵電流IPMse (16)或者 ?由所述故障模擬器(12)在由所述寬帶氧傳感器(10)輸出的能斯特電壓UNOnress (11)的基礎上預先給定被輸出給所述寬帶氧傳感器(10)的泵電流IPsmde (15)或者 ?由所述故障模擬器(12)根據由所述控制儀(14)輸出的泵電流IPMse (16)來預先給定被輸出給所述寬帶氧傳感器(10)的泵電流IPsmde (15)。
6.按權利要求5所述的方法，其特征在于，與所述泵電流IPMse(16)相比，更大地或者更小地并且/或者在時間上延遲地預先給定根據所述泵電流IP.(16)由所述故障模擬器(12)預先給定的并且輸出給所述寬帶氧傳感器(10)的泵電流IPsmde (15)。
7.按權利要求1到6中任一項所述的方法，其特征在于，所述故障模擬器(12)為了內電阻測量而相對于所述控制儀(14)模擬負荷并且提供相應的電壓信號。
8.按權利要求1到7中任一項所述的方法，其特征在于，由所述故障模擬器(12)輸出給控制儀(14)的能斯特電壓UNOstell (13)的以及被輸出給所述寬帶氧傳感器(10)的泵電流IPsmde (15)的、相對于由所述寬帶氧傳感器輸出的能斯特電壓UNOmess (11)和由所述控制儀(14)輸出的泵電流IPMse (16)的變化同時或者彼此分開地進行。
9.故障模擬器(12)，用于在出現所連接的寬帶氧傳感器(10)的功能性故障時對內燃機的控制儀(14)的故障識別功能進行檢查，其中所述故障模擬器(12)為對所述寬帶氧傳感器(10)的故障進行模擬而布置在所述寬帶氧傳感器(10)與所述控制儀(14)之間，其特征在于，向所述故障模擬器(12)輸送所述寬帶氧傳感器(10)的能斯特電壓UNOmess (11)和所述控制儀(14)的泵電流IP.(16)，由所述故障模擬器(12)向所述寬帶氧傳感器(10)輸送泵電流IPsmde (15)并且向所述控制儀(14)輸送能斯特電壓UNOstell (13)，并且所述故障模擬器(12)被設計用于相對于由所述寬帶氧傳感器(10)輸出的能斯特電壓UNOnress (11)來改變被輸送給所述控制儀(14)的能斯特電壓UNOstell (13)。
【文檔編號】G01R31/00GK104471411SQ201380039311
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年7月9日 優先權日:2012年7月25日
【發明者】萊德曼 B., 貝福特 C., 斯泰納特 T. 申請人:羅伯特·博世有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
