WO2004095014A1 - Method for operating an exhaust gas sensor - Google Patents

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WO2004095014A1
WO2004095014A1 PCT/EP2004/002601 EP2004002601W WO2004095014A1 WO 2004095014 A1 WO2004095014 A1 WO 2004095014A1 EP 2004002601 W EP2004002601 W EP 2004002601W WO 2004095014 A1 WO2004095014 A1 WO 2004095014A1
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exhaust gas
internal resistance
sensor
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Volker Renz
Hong Zhang
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1495—Detection of abnormalities in the air/fuel ratio feedback system
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/403—Cells and electrode assemblies
    • G01N27/406—Cells and probes with solid electrolytes
    • G01N27/4067—Means for heating or controlling the temperature of the solid electrolyte

Definitions

  • a further preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that a nominal value which is dependent on the life of the sensor and associated tolerance limits of the internal resistance of the sensor element are determined, as a result of which a target value of the internal resistance over the life of the sensor element is advantageously variable at the respective one Aging state of the sensor element is adaptable.
  • Deviation of the internal resistance of the sensor element 3 at a certain temperature over a time / running distance shows.
  • the diagram is used to clearly illustrate the deviation of the internal resistance over the time / running distance, therefore the numerical values plotted on the axes of the diagram are to be regarded as unity.
  • the diagram shows three time profiles of the deviations of the internal resistance, the average profile dRi_Nominal representing a profile of a nominal value of the internal resistance. It can be seen that at the beginning of the time / running distance the deviation from the nominal value is essentially zero and changes to varying degrees over the course of the time / running distance, the changes gradually becoming smaller towards the end of the period of use.
  • the two profiles dRi_MIN and dRi_MAX are time profiles that take into account the manufacturing tolerances of the internal resistance, whereby the manufacturing tolerances can be expected due to production variations.
  • the diagram shows numerical values for the internal resistance of the sensor element 3 on the y-axis, the numerical values being regarded as exemplary and dimensionless. For example, these numerical values could be interpreted as resistance values in ohms.
  • Numerical values of the ceramic tip temperature TTIP are plotted on the x-axis of the diagram, whereby these numerical values are also to be understood as dimensionless and exemplary. For example, these numerical values could be interpreted as temperature values in degrees Celsius.
  • a preferred embodiment of the method according to the invention provides that a diagnostic range for a value of the internal resistance of the sensor element 3 changes over the life of the sensor element 3. This is shown in FIG. 3 for two diagnostic areas of a new and an aged oxygen sensor 1.
  • the diagnostic range for the new oxygen sensor 1 includes the range from Ri_neu_min to Ri_neu_max, which also includes the nominal value of the internal resistance of the new exhaust gas sensor 1 Ri_neu_nom.
  • a diagnostic range for the aged oxygen sensor 1 is limited in FIG. 3 by the two values Ri alt min and Ri alt max. rich also contains the nominal value for the internal resistance Ri_alt_nom of the oxygen sensor 1.
  • a measured value of the internal resistance of the sensor element 3 is used to diagnose a performance of the heater element 4 Aging of the sensor element 3 compared variable diagnostic range.
  • the heater element 4 If, on the other hand, the heater element 4 is not able to set the internal resistance value of the sensor element 3 assigned to the required temperature due to a lack of heating power, the comparison of the measured internal resistance with the diagnostic range shows that it lies outside the diagnostic range. In this way it can be conveniently determined that the heater element 4 is defective in some way, so that the complete lambda probe, which normally represents an indivisible ceramic technical unit consisting of sensor element 3 and heater element 4, should be replaced.
  • the conventional method takes into account a tolerance band for the internal resistance of the sensor element 3, which is from a The course of a minimum value for the new sensor element 3 Ri_neu_min extends up to the course of a maximum value for the old sensor element 3 Ri_alt__max.
  • an assigned area dTTIP_org represents a bandwidth of the ceramic tip temperature TTIP, which can be achieved by regulating the sensor element 3 to a value of approximately 80. It can be seen that due to the tolerance band for the internal resistance, if the internal resistance is regulated to approx. 80, a range of the ceramic tip temperature TTIP of approx. 670 to approx. 870 can be reached.
  • an aging drift of the sensor element 3 is taken into account by means of a mathematical model.
  • the parameters A and Ri_off are dependent on the service life of the sensor element 3 and can express an aging drift of the sensor element 3 for the expected setpoint value of the internal resistance.
  • Air mass integrals detected an extent of an amount of oxygen that was supplied to the internal combustion engine 2 during its running time.
  • An exemplary embodiment of the method according to the invention takes into account a tolerance band for the consideration of the course of the internal resistance over the ceramic tip temperature TTIP, which starts from a course of a nominal value of a new sensor element Ri_neu_nom and from two courses Ri_neu_min (minimum value of the internal resistance of the new sensor element 3) and Ri_neu__max (maximum value of the internal resistance of the new sensor element 3) is included.
  • the Both courses of Ri_neu_min and Ri_neu_max are each represented by dotted lines.
  • FIG. 3 An advantageous mode of operation of the method according to the invention is shown in FIG. 3 by shifting the nominal value curve of the sensor element 3 from a new value curve
  • Ri_neu_nom for an old value curve Ri_alt_nom shown. Tolerance limits are also provided for the curve Ri_alt_nom, which are represented by the two dashed curves of a minimum resistance value of an old sensor element Ri_alt_min and a maximum resistance value of the old sensor element Ri_alt_max.
  • a ceramic tip temperature TTIP can be set between approximately 700 and 830.
  • an old sensor element 3 which is regulated to the value of the internal resistance of approximately 100, can achieve a bandwidth of the ceramic tip temperature dTTIP_alt between approximately 730 and approximately 800.
  • both a control quality for the temperature and a diagnosis quality of the exhaust gas sensor can be increased to a considerable extent.
  • an aging drift of the sensor element can advantageously be set to a defined value when the sensor element is replaced using a workshop tool.
  • An engine control of the internal combustion engine 2 is made aware of an aging condition of a newly inserted sensor element 3 by feeding in operating data.
  • the workshop tool thus sets the running distance of the newly inserted sensor element 3 to a defined value. Consequently, a target value of the internal resistance can be set to a defined new value, which in turn is varied according to the invention over the operating time of the sensor element 3 by means of the mathematical model.
  • control and diagnostic thresholds can be adapted in accordance with a current model value for sensor element 3, which, due to the lower maximum temperatures of the ceramic tip of sensor element 3, leads to an increase in the quality and / or an extension of the service life of oxygen sensor 1.
  • the range of the expected ceramic tip temperature does not have to be designed for the entire life range of the oxygen probe.
  • the method according to the invention can also be used to control or regulate the heater element 4 of the oxygen sensor 1 to a different internal resistance value of the heater element 4 depending on the age.

Abstract

The invention relates to a method for operating an exhaust gas sensor for detecting residual oxygen in the exhaust gas of a combustion engine, during which a different value of the internal resistance of the sensor element is used according to the serviceable life of a sensor element of the exhaust gas sensor. This advantageously enables an aging drift of the sensor element to be taken into consideration whereby enabling a considerable improvement in a control quality for the temperature of the sensor element or in a quality of diagnosis for the exhaust gas sensor.

Description

Beschreibungdescription
Verfahren zum Betreiben eines AbgassensorsMethod for operating an exhaust gas sensor
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Ab- gassensors gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a method for operating an exhaust gas sensor according to the preamble of patent claim 1.
Es ist bekannt, dass zum Betreiben von linearen und binären Abgassensoren zur Ermittlung eines Restsauerstoffgehalts in Abgasen von Verbrennungskraftmaschinen der Innenwiderstand eines Sensor- bzw. Heizerelements des Abgassensors herangezogen wird. Das Sensorelement wird dabei üblicherweise auf einen konstanten Wert des Innenwiderstands geregelt bzw. vorgesteuert eingestellt, wobei das Sensorelement mittels des pulsförmig bestromten Heizerelements beheizt wird. Durch eine vorhandene Proportionalität zwischen dem Innenwiderstand und einer Oberflächentemperatur des Sensorelements erreicht man auf diese Weise eine innerhalb einer gewissen Bandbreite weitgehend stabile Temperatur des Sensorelements, die für eine präzise Ermittlung des Restsauerstoffgehalts im Abgas wün- sehenswert ist.It is known that the internal resistance of a sensor or heater element of the exhaust gas sensor is used to operate linear and binary exhaust gas sensors to determine a residual oxygen content in exhaust gases from internal combustion engines. The sensor element is usually regulated or pre-controlled to a constant value of the internal resistance, the sensor element being heated by means of the heater element which is supplied with pulsed current. Due to an existing proportionality between the internal resistance and a surface temperature of the sensor element, a temperature of the sensor element that is largely stable within a certain range is achieved, which is worthwhile for a precise determination of the residual oxygen content in the exhaust gas.
Bei herkömmlichen Verfahren zum Betreiben von Abgassensoren ist in nachteiliger Weise nur ein relativ großer Temperaturbereich für die Sensortemperatur einstellbar. Dies hat zur Folge, dass eine Regelgüte der Sensortemperatur bzw. eine Di- agnosegüte für das Sensorelement in nachteiliger Weise erheblich reduziert sein kann. Um Regelgrößen und Diagnosewerte für die Temperatur bzw. für den Innenwiderstand auswerten zu können, und den Sensor weder unter einer erforderlichen Minimaltemperatur bzw. über einer zulässigen Maximaltemperatur des Sensorelements zu betreiben, müssen Regel- und Schwellenwerte für den Innenwiderstand bzw. die Temperaturen entsprechend gewählt werden. Dies bedeutet, dass nachteilhaft einerseits Einschränkungen des Diagnosebereichs über die Lebensdauer des Sensorelements und andererseits Ungenauigkeiten durch worst-case-Schwellenwerte in Kauf genommen werden müs- sen. Es uss also für die Regel- bzw. Diagnosegrenzen bei herkömmlichen Verfahren zum Betreiben von Abgassensoren ein Gesamtbereich von zu erwartenden Gut-Werten der Sensorelemente berücksichtigt werden.In conventional methods for operating exhaust gas sensors, only a relatively large temperature range for the sensor temperature can disadvantageously be set. The consequence of this is that a control quality of the sensor temperature or a quality of diagnosis for the sensor element can be significantly reduced in a disadvantageous manner. In order to be able to evaluate control variables and diagnostic values for the temperature or for the internal resistance, and to operate the sensor neither below a required minimum temperature nor above a permissible maximum temperature of the sensor element, control and threshold values for the internal resistance or the temperatures must be selected accordingly , This means that, on the one hand, limitations of the diagnostic range over the life of the sensor element and, on the other hand, inaccuracies due to worst-case threshold values must be accepted sen. A total range of expected good values of the sensor elements must therefore be taken into account for the control or diagnostic limits in conventional methods for operating exhaust gas sensors.
Aus der DE 41 06 308 AI ist ein Verfahren zur Regelung desFrom DE 41 06 308 AI a method for controlling the
Innenwiderstands eines Sauerstoffsensors auf einen konstanten Wert bekannt, das die obengeschilderten Nachteile aufweist.Internal resistance of an oxygen sensor known to a constant value, which has the disadvantages described above.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, mit dessen Hilfe ein Abgassensor verbessert betrieben werden kann.It is the object of the present invention to provide a method by means of which an exhaust gas sensor can be operated in an improved manner.
Die Aufgabe wird gelöst mit Hilfe eines Verfahrens, das die Merkmale von Patentanspruch 1 aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved with the aid of a method which has the features of patent claim 1. Preferred embodiments of the method according to the invention are specified in dependent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Abgassensors wird abhängig von der Lebensdauer des Abgassensors ein unterschiedlicher Wert für den Innenwiderstand eines Sensorelements des Sauerstoffsensors verwendet .According to a first aspect of the method according to the invention for operating an exhaust gas sensor, a different value for the internal resistance of a sensor element of the oxygen sensor is used depending on the service life of the exhaust gas sensor.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise ein Einfluss einer Alterungsdrift des Sensorelements berücksichtigt, wodurch sich eine Temperatur des mithilfe des Innenwiderstands des Sensorelements betriebenen Sauerstoffsensors genauer einstellen lässt. Außerdem kann der Betrieb des Abgassensors auf diese Weise gut an den jeweiligen Alterungszustand des Sensorelements angepasst werden.This advantageously takes into account the influence of an aging drift of the sensor element, as a result of which a temperature of the oxygen sensor operated using the internal resistance of the sensor element can be set more precisely. In addition, the operation of the exhaust gas sensor can be adapted well to the respective aging state of the sensor element in this way.
Gemäß einem weiteren Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst das Verfahren eine Diagnose des Abgassensors, wobei ein während des Betriebes des Abgassensors gemessener Wert des Innenwiderstands des Sensorelements mit einem Diagnosebereich für den Wert des Innenwiderstands des Sensorelements verglichen wird. Abhängig von der Lebensdauer des Abgassensors werden unterschiedliche Minimal- und/oder Maximalwerte des Diagnosebereichs ermittelt. Der Vergleich des gemessenen Wertes des Innenwiderstands mit dem Diagnosebereich wird be- wertet, wobei festgestellt wird, ob der gemessene Wert des Innenwiderstands innerhalb des Diagnosebereichs liegt.According to a further aspect of the method according to the invention, the method comprises a diagnosis of the exhaust gas sensor, wherein a value of the internal resistance of the sensor element measured during operation of the exhaust gas sensor with a diagnostic range for the value of the internal resistance of the sensor element is compared. Depending on the lifetime of the exhaust gas sensor, different minimum and / or maximum values of the diagnostic area are determined. The comparison of the measured value of the internal resistance with the diagnostic range is evaluated, it being determined whether the measured value of the internal resistance lies within the diagnostic range.
Auf diese Weise lässt sich aufgrund der Abhängigkeit zwischen Innenwiderstand und Temperatur des Sensorelements vorteilhaft feststellen, ob eine Heizleistung des Heizerelements des Ab- gassensors für einen gewünschten Innenwiderstand bzw. für eine gewünschte Temperatur ausreichend ist. Eine Feststellung einer Heizergüte ist dadurch in vorteilhafter Weise unterstützt .In this way, it can advantageously be determined on the basis of the dependency between the internal resistance and the temperature of the sensor element whether a heating power of the heater element of the exhaust gas sensor is sufficient for a desired internal resistance or for a desired temperature. This advantageously supports the determination of a heater quality.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassensor mittels des von der Lebensdauer des Sensorelements unterschiedlichen Werts des Innenwiderstands auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt wird.A further preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that the exhaust gas sensor is heated to a predeterminable temperature by means of the value of the internal resistance which differs from the service life of the sensor element.
Ein Bereich einer Betriebstemperatur des Abgassensors, die derart eingestellt wird, ist verringert, wodurch eine Regelgüte für die Betriebstemperatur gegenüber herkömmlichen Verfahren signifikant verbesserbar ist.A range of an operating temperature of the exhaust gas sensor that is set in this way is reduced, as a result of which a control quality for the operating temperature can be significantly improved compared to conventional methods.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird zum Ermitteln des von der Lebensdauer des Abgassensors abhängigen unter- schiedlichen Wertes des Innenwiderstands des Sensorelements ein mathematisches Modell verwendet, das einen Wert einer Alterungsdrift des Innenwiderstands des Sensorelements berücksichtigt .According to a further aspect of the invention, a mathematical model is used to determine the different value of the internal resistance of the sensor element which is dependent on the service life of the exhaust gas sensor and which takes into account a value of an aging drift of the internal resistance of the sensor element.
Dadurch kann günstigerweise eine Alterungsdrift des Sensor- elements aus einer Gesamtbetrachtung über seine Lebensdauer herausgerechnet werden. Dadurch ist zu jedem Zeitpunkt der Lebensdauer des Sensorelements ein zu erwartender Alterungszustand gut prognostizierbar.As a result, an aging drift of the sensor element can advantageously be calculated from an overall view of its service life. This means that at any time Lifetime of the sensor element, an expected aging condition can be predicted well.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein von der Le- bensdauer des Sensors abhängiger Nominalwert samt zugehöriger Toleranzgrenzen des Innenwiderstands des Sensorelements ermittelt werden, wodurch in vorteilhafter Weise ein Sollwert des Innenwiderstands über die Lebensdauer des Sensorelements variabel an den jeweiligen Alterungszustand des Sensorele- ments adaptierbar ist.A further preferred embodiment of the method according to the invention is characterized in that a nominal value which is dependent on the life of the sensor and associated tolerance limits of the internal resistance of the sensor element are determined, as a result of which a target value of the internal resistance over the life of the sensor element is advantageously variable at the respective one Aging state of the sensor element is adaptable.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren detailliert beschrieben. Dabei zeigt:The invention is described in detail below with reference to figures. It shows:
Fig. 1 eine prinzipielle Darstellung eines Sauerstoffsensors zur Verwendung in einer Verbrennungskraftma- schine;1 shows a basic illustration of an oxygen sensor for use in an internal combustion engine;
Fig. 2 einen prinzipiellen Verlauf einer Alterungsdrift des Innenwiderstands eines Sensorelements des Sauer stoffsensors über der Zeit/Laufstrecke; undFig. 2 shows a basic course of an aging drift of the internal resistance of a sensor element of the oxygen sensor over the time / running distance; and
Fig. 3 eine prinzipielle Darstellung einer Wirkungsweise eines herkömmlichen Verfahrens und einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben des Sauerstoffsensors .Fig. 3 is a schematic representation of an operation of a conventional method and a preferred embodiment of the method according to the invention for operating the oxygen sensor.
Fig. 1 zeigt eine prinzipielle Darstellung eines Sauerstoffsensors zur Verwendung in einer Verbrennungskraftmaschine. Um einen Restsauerstoffgehalt oder/und Abgaskomponenten im von einzelnen Zylindern der Verbrennungskraftmaschine 2 ausgestoßenen Abgas zu erfassen, ist in einer Abgasleitung 9 nahe an einem nicht dargestellten Auspuffkrümmer ein schneller Sauerstoffsensor 1 (lineare oder binäre Lambda-Sonde) angeordnet. Da der Sauerstoffsensor 1 nur oberhalb einer minimalen Betriebstemperatur funktionsbereit ist und damit eine Regelung eines Luft/ Kraftstoffgemisches erst möglich wird, wenn der Sauerstoffsensor 1 seine erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat, wird eine Aufheizung eines Sensorelements 3 des Sensors 1 durch ein elektrisches Heizerelement 4 beschleu- nigt. Das Heizerelement 4 sorgt dafür, dass in Betriebsbereichen der Verbrennungskraftmaschine 2, in denen die Heizleistung des Abgases in der Abgasleitung 9 nicht ausreicht, die Sondentemperatur auf einem vorgegebenen Wert konstant gehalten werden kann. Dies ist insbesondere deshalb erforderlich, als nur ein definiertes Temperaturniveau des Sauerstoffsensors 1 ein den Restsauerstoffgehalt im Abgas repräsentierendes Signal mit hoher Genauigkeit liefern kann. Wenn die Temperatur des Sauerstoffsensors 1 nämlich stark variiert, ist das Sondensignal des Sauerstoffsensors 1 nicht nur von der Luftzahl λ, sondern in unerwünschter Weise auch von der Temperatur abhängig.1 shows a basic illustration of an oxygen sensor for use in an internal combustion engine. In order to detect a residual oxygen content and / or exhaust gas components in the exhaust gas emitted by individual cylinders of the internal combustion engine 2, a fast oxygen sensor 1 (linear or binary lambda probe) is arranged in an exhaust pipe 9 close to an exhaust manifold (not shown). Since the oxygen sensor 1 is only operational above a minimum operating temperature and thus a regulation of an air / fuel mixture is only possible when the oxygen sensor 1 has reached its required operating temperature, heating of a sensor element 3 of the sensor 1 is accelerated by an electrical heater element 4. The heater element 4 ensures that the operating temperature of the internal combustion engine 2, in which the heating power of the exhaust gas in the exhaust gas line 9 is not sufficient, can keep the probe temperature constant at a predetermined value. This is necessary, in particular, because only a defined temperature level of the oxygen sensor 1 can deliver a signal representing the residual oxygen content in the exhaust gas with high accuracy. If the temperature of the oxygen sensor 1 varies greatly, the probe signal of the oxygen sensor 1 is not only dependent on the air ratio λ, but also undesirably on the temperature.
Mithilfe einer Messeinrichtung 11, die innerhalb einer Steu- er/-Regelungseinrichtung 5 angeordnet ist, wird der Innenwiderstand des Sensorelements 3 ermittelt. Je nachdem, wie groß der ermittelte Wert des Innenwiderstands ist, wird das Heizerelement 4 von der Steuer/-Regelungseinrichtung 5 mehr oder weniger stark bestromt, bis sich der gewünschte Sollwert des Innenwiderstands einstellt.The internal resistance of the sensor element 3 is determined with the aid of a measuring device 11, which is arranged within a control / regulating device 5. Depending on how large the determined value of the internal resistance is, the heater element 4 is energized more or less by the control device 5 until the desired setpoint of the internal resistance is established.
Mit dem vom Sauerstoffsensor 1 gemessenen Restsauerstoffge- halt des Abgases regelt die Regelungseinrichtung 5 ein Kraftstoff/Luftgemisch in einer Ansaugleitung 10 auf einen definierten Wert der Luftzahl λ. Die Erzeugung des Kraftstoff/Luftgemisches erfolgt mittels einer Luftzuf hreinrichtung 7, wobei angesaugte Luft in der Ansaugleitung 10 mit Kraftstoff aufbereitet wird, der von einem Einspritzventil 8 in die Ansaugleitung 10 eingespritzt wird (Prinzip der Saugrohreinspritzung) . Alternativ kann das Prinzip der Kraftstoff-Direkteinspritzung angewendet werden, was bedeutet, dass das Einspritzventil 8 innerhalb der Verbrennungskraft a- schine 2 angeordnet sein müsste. Stromabwärts des Sauerstoffsensors 1 ist in die Abgasleitung 9 eine zum Konvertieren von im Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 enthaltenen Bestandteile wie beispielsweise HC, CO und NOx dienende Katalysatoreinrichtung 6 eingeschaltet. Al- ternativ kann der Sauerstoffsensor 1 auch stromabwärts von der Katalysatoreinrichtung 6 angeordnet sein.With the residual oxygen content of the exhaust gas measured by the oxygen sensor 1, the control device 5 regulates a fuel / air mixture in an intake line 10 to a defined value of the air ratio λ. The generation of the fuel / air mixture takes place by means of an air supply device 7, wherein the intake air is processed in the intake line 10 with fuel that is injected from an injection valve 8 into the intake line 10 (principle of intake manifold injection). Alternatively, the principle of direct fuel injection can be applied, which means that the injection valve 8 would have to be arranged within the internal combustion engine 2. Downstream of the oxygen sensor 1, a catalytic converter device 6 is used in the exhaust gas line 9 to convert components contained in the exhaust gas of the internal combustion engine 2, for example HC, CO and NO x . Alternatively, the oxygen sensor 1 can also be arranged downstream of the catalyst device 6.
Untersuchungen im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung haben ergeben, dass sich aus physikalischen Gründen eine Abhängigkeit des Innenwiderstands des Sensorelements 3 von der Temperatur des Sensorelements 3 über die Lebensdauer des Sensorelements 3 ändert. Dadurch erfolgt bei einer Regelung auf konstante Innenwiderstandswerte in der Regel eine Verschiebung zu höheren Temperaturwerten.Investigations in connection with the present invention have shown that for physical reasons a dependency of the internal resistance of the sensor element 3 on the temperature of the sensor element 3 changes over the service life of the sensor element 3. As a result, when there is regulation to constant internal resistance values, there is generally a shift to higher temperature values.
Dieser Zusammenhang ist in Figur 2 in einem prinzipiellen, qualitativen Diagramm dargestellt, das einen Verlauf einerThis relationship is shown in Figure 2 in a basic, qualitative diagram that shows a course of a
Abweichung des Innenwiderstands des Sensorelements 3 bei einer bestimmten Temperatur über einer Zeit/Laufstrecke zeigt. Das Diagramm dient dazu, um die Abweichung des Innenwiderstands über die Zeit/Laufstrecke anschaulich darzustellen, daher sind die auf den Achsen des Diagramms aufgetragenen Zahlenwerte als einheitenlos anzusehen. Das Diagramm zeigt drei Zeitverläufe der Abweichungen des Innenwiderstands, wobei der mittlere Verlauf dRi_Nominal einen Verlauf eines Nominalwerts des Innenwiderstands darstellt. Es ist zu erken- nen, dass zu Beginn der Zeit/Laufstrecke die Abweichung vom Sollwert im Wesentlichen Null beträgt und sich im Laufe der Zeit/Laufstrecke unterschiedlich stark verändert, wobei gegen Ende der Benutzungsdauer die Änderungen allmählich geringer ausfallen. Die beiden Verläufe dRi_MIN sowie dRi_MAX sind Zeitverläufe, die Fertigungstoleranzen des Innenwiderstands berücksichtigen, wobei die Fertigungstoleranzen aufgrund von Produktionsstreuungen zu erwarten sind.Deviation of the internal resistance of the sensor element 3 at a certain temperature over a time / running distance shows. The diagram is used to clearly illustrate the deviation of the internal resistance over the time / running distance, therefore the numerical values plotted on the axes of the diagram are to be regarded as unity. The diagram shows three time profiles of the deviations of the internal resistance, the average profile dRi_Nominal representing a profile of a nominal value of the internal resistance. It can be seen that at the beginning of the time / running distance the deviation from the nominal value is essentially zero and changes to varying degrees over the course of the time / running distance, the changes gradually becoming smaller towards the end of the period of use. The two profiles dRi_MIN and dRi_MAX are time profiles that take into account the manufacturing tolerances of the internal resistance, whereby the manufacturing tolerances can be expected due to production variations.
Anhand der Fig. 2 ist also qualitativ zu erkennen, dass die Abweichungen des Innenwiderstands des Sensorelements von ei- nem Sollwert über die Zeit/Laufstrecke aufgrund von Fertigungstoleranzen innerhalb eines gewissen Toleranzbandes verlaufen, wobei die Abweichungen auf Alterungserscheinungen von Keramikmaterialien des Sensorelements zurückzuführen sind. Aufgrund der Beanspruchung der Keramikmaterialien verändert sich mit zunehmendem Alter die Eigenschaft einer Kristallstruktur des Keramikmaterials. Ferner kann durch eine Schädigung einer Edelmetallbeladung des Sensorelements eine geringfügige Vergiftung des Keramikmaterials eintreten, die den Al- terungseffekt zusätzlich beschleunigt.2 that the deviations of the internal resistance of the sensor element from a nem setpoint over the time / running distance due to manufacturing tolerances within a certain tolerance band, the deviations are due to aging of ceramic materials of the sensor element. Due to the stress on the ceramic materials, the property of a crystal structure of the ceramic material changes with increasing age. Furthermore, damage to a noble metal load on the sensor element can result in slight poisoning of the ceramic material, which further accelerates the aging effect.
In Fig. 3 ist ein prinzipieller Verlauf des Innenwiderstands des Sensorelements 3 über einer Keramikspitzentemperatur TTIP des Sensorelements 3 dargestellt. Das Diagramm gibt auf der y-Achse Zahlenwerte für den Innenwiderstand des Sensorele- ments 3 an, wobei die Zahlenwerte als beispielhaft und dimensionslos anzusehen sind. Beispielsweise könnten diese Zahlenwerte als Widerstandswerte in Ohm interpretiert werden. Auf der x-Achse des Diagramms sind Zahlenwerte der Keramikspitzentemperatur TTIP aufgetragen, wobei auch diese Zahlenwerte als dimensionslos und beispielhaft aufzufassen sind. Beispielsweise könnten diese Zahlenwerte als Temperaturwerte in Grad Celsius interpretiert werden.3 shows a basic course of the internal resistance of the sensor element 3 over a ceramic tip temperature TTIP of the sensor element 3. The diagram shows numerical values for the internal resistance of the sensor element 3 on the y-axis, the numerical values being regarded as exemplary and dimensionless. For example, these numerical values could be interpreted as resistance values in ohms. Numerical values of the ceramic tip temperature TTIP are plotted on the x-axis of the diagram, whereby these numerical values are also to be understood as dimensionless and exemplary. For example, these numerical values could be interpreted as temperature values in degrees Celsius.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass sich ein Diagnosebereich für einen Wert des Innenwiderstands des Sensorelements 3 im Laufe der Lebensdauer des Sensorelements 3 ändert. In der Figur 3 ist dies für zwei Diagnosebereiche eines neuen und eines gealterten Sauerstoffsensors 1 dargestellt. Dabei umfasst der Diagnosebereich für den neuen Sauerstoffsensor 1 den Bereich von Ri_neu_min bis Ri_neu_max, wobei in diesem Bereich auch der Nominalwert des Innenwiderstands des neuen Abgassensors 1 Ri_neu_nom enthalten ist. Ein Diagnosebereich für den gealterten Sauerstoffsensor 1 ist in der Figur 3 durch die beiden Werte Ri alt min sowie Ri alt max begrenzt, wobei dieser Be- reich auch den Nominalwert für den Innenwiderstand Ri_alt_nom des Sauerstoffsensors 1 enthält.A preferred embodiment of the method according to the invention provides that a diagnostic range for a value of the internal resistance of the sensor element 3 changes over the life of the sensor element 3. This is shown in FIG. 3 for two diagnostic areas of a new and an aged oxygen sensor 1. The diagnostic range for the new oxygen sensor 1 includes the range from Ri_neu_min to Ri_neu_max, which also includes the nominal value of the internal resistance of the new exhaust gas sensor 1 Ri_neu_nom. A diagnostic range for the aged oxygen sensor 1 is limited in FIG. 3 by the two values Ri alt min and Ri alt max. rich also contains the nominal value for the internal resistance Ri_alt_nom of the oxygen sensor 1.
Während des Betriebes des Sauerstoffsensors 1, bei dem das Sensorelement 3 des Sauerstoffsensors 1 mittels des Heizer- elements 4 auf eine vorgegebene Temperatur aufgeheizt wird, wird erfindungsgemäß zur Diagnose einer Leistungsfähigkeit des Heizerelements 4 ein gemessener Wert des Innenwiderstands des Sensorelements 3 mit dem sich über die Alterung des Sensorelements 3 veränderlichen Diagnosebereich verglichen.During the operation of the oxygen sensor 1, in which the sensor element 3 of the oxygen sensor 1 is heated to a predetermined temperature by means of the heater element 4, a measured value of the internal resistance of the sensor element 3 is used to diagnose a performance of the heater element 4 Aging of the sensor element 3 compared variable diagnostic range.
Durch den Vergleich kann festgestellt werden, ob der gemessene Wert des Innenwiderstands innerhalb des vorgegebenen Diagnosebereichs liegt oder nicht. Falls der Wert innerhalb des Diagnosebereichs liegt, ist dies ein Zeichen dafür, dass das Heizerelement 4 in der Lage ist, das Sensorelement 3 derart aufzuheizen, dass dieses den der Temperatur zugeordnetenThe comparison can determine whether or not the measured value of the internal resistance lies within the predetermined diagnostic range. If the value is within the diagnostic range, this is a sign that the heater element 4 is able to heat the sensor element 3 in such a way that it is associated with the temperature
Wert des Innenwiderstands annimmt. Wenn hingegen das Heizerelement 4 aufgrund mangelnder Heizleistung nicht in der Lage ist, den für die erforderliche Temperatur zugeordneten Innen- widerstandswert des Sensorelements 3 einzustellen, ergibt der Vergleich des gemessenen Innenwiderstahds mit dem Diagnosebereich, dass dieser außerhalb des Diagnosebereichs liegt. Auf diese Art und Weise kann komfortabel festgestellt werden, dass das Heizerelement 4 in irgendeiner Weise mangelhaft ist, sodass die komplette Lambdasonde, die normalerweise eine un- teilbare keramisch technische Einheit aus Sensorelement 3 und Heizerelement 4 darstellt, ausgetauscht werden sollte.Value of the internal resistance. If, on the other hand, the heater element 4 is not able to set the internal resistance value of the sensor element 3 assigned to the required temperature due to a lack of heating power, the comparison of the measured internal resistance with the diagnostic range shows that it lies outside the diagnostic range. In this way it can be conveniently determined that the heater element 4 is defective in some way, so that the complete lambda probe, which normally represents an indivisible ceramic technical unit consisting of sensor element 3 and heater element 4, should be replaced.
Weiterhin zeigt das in Figur 3 dargestellte Diagramm in vergleichender Weise eine Wirkungsweise eines herkömmlichen Verfahrens zum Betreiben eines Abgassensors sowie eine Wirkungs- weise eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.Furthermore, the diagram shown in FIG. 3 shows in a comparative manner an operation of a conventional method for operating an exhaust gas sensor and an operation of a preferred exemplary embodiment of the method according to the invention.
Das herkömmliche Verfahren berücksichtigt ein Toleranzband für den Innenwiderstand des Sensorelements 3, das von einem Verlauf eines Minimalwerts für das neue Sensorelement 3 Ri_neu_min bis zu einem Verlauf eines Maximalwerts für das alte Sensorelement 3 Ri_alt__max reicht. Ein zugeordneter Bereich dTTIP_org stellt prinzipiell eine Bandbreite der Kera- mikspitzentemperatur TTIP dar, die bei einer Regelung des Sensorelements 3 auf einen Wert von ungefähr 80 erreichbar ist. Es ist zu erkennen, dass aufgrund des Toleranzbandes für den Innenwiderstand bei einer Regelung des Innenwiderstands auf ca. 80 ein Bereich der Keramikspitzentemperatur TTIP von ca. 670 bis ca. 870 erreichbar ist.The conventional method takes into account a tolerance band for the internal resistance of the sensor element 3, which is from a The course of a minimum value for the new sensor element 3 Ri_neu_min extends up to the course of a maximum value for the old sensor element 3 Ri_alt__max. In principle, an assigned area dTTIP_org represents a bandwidth of the ceramic tip temperature TTIP, which can be achieved by regulating the sensor element 3 to a value of approximately 80. It can be seen that due to the tolerance band for the internal resistance, if the internal resistance is regulated to approx. 80, a range of the ceramic tip temperature TTIP of approx. 670 to approx. 870 can be reached.
Der Bereich dTTIP_org berücksichtigt letztlich sowohl eine Alterungsdrift als auch eine systematisch vorhandene Streuung des Sensorelements 3. Dies bedeutet in nachteiliger Weise einen unerwünscht großen Bereich der Keramikspitzentemperatur TTIP, was eine Güte der Regelung nachteilig erheblich vermindert. Zudem wird mittels des herkömmlichen Verfahrens bei einer permanenten Regelung auf den Wert von ca. 80 mit einem neuen Sensorelement 3 nachteilig eine im Vergleich zu einer Optimaltemperatur des Sensorelements 3 etwas zu niedrige Ke- ramikspitzentemperatur TTIP erzielt. Bei einem alten Sensorelement 3 ergibt die permanente Regelung auf ca. 80 in nachteiliger Weise außerdem einen verglichen mit der Optimaltemperatur abweichenden zu hohen Wert der Keramikspitzentemperatur TTIP. Folglich wird mit Hilfe des konventionellen Verfah- rens auf denjenigen konstanten Sollwert des Innenwiderstands des Sensorelements 3 geregelt bzw. vorgesteuert eingestellt, der über die Lebensdauer des Sensorelements 3 einen bestmöglichen Kompromiss an Regelgüte für die Temperatur bereitstellt. Eine zielgenaue Temperaturregelung ist mit Hilfe des herkömmlichen Verfahrens jedoch nachteilig weitgehend ausgeschlossen .The area dTTIP_org ultimately takes into account both an aging drift and a systematic scattering of the sensor element 3. This disadvantageously means an undesirably large area of the ceramic tip temperature TTIP, which disadvantageously considerably reduces the quality of the control. In addition, using the conventional method with a permanent control to the value of approximately 80 with a new sensor element 3, a ceramic tip temperature TTIP which is somewhat too low compared to an optimal temperature of the sensor element 3 is achieved. In the case of an old sensor element 3, the permanent control to approximately 80 disadvantageously also results in a too high value of the ceramic tip temperature TTIP, which differs from the optimal temperature. Consequently, with the aid of the conventional method, the constant setpoint value of the internal resistance of the sensor element 3 is adjusted or pre-controlled, which provides the best possible compromise on control quality for the temperature over the life of the sensor element 3. Precise temperature control is, however, largely precluded with the aid of the conventional method.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Alterungsdrift des Sensorelements 3 mittels eines mathematischen Modells berücksichtigt. Dabei umfasst das mathematische Modell vorzugs- weise folgende mathematischen Beziehungen: Ri_soll = Ri_soll_0 x A (Lebensdauer) + Ri_off (Lebensdauer) T = f (Ri_soll_0) , Ri_soll_0 - f1 (T_soll) ,In a preferred embodiment, an aging drift of the sensor element 3 is taken into account by means of a mathematical model. The mathematical model preferably comprises the following mathematical relationships: Ri_soll = Ri_soll_0 x A (lifespan) + Ri_off (lifespan) T = f (Ri_soll_0), Ri_soll_0 - f 1 (T_soll),
wobei die einzelnen Parameter folgende Bedeutung haben:where the individual parameters have the following meaning:
Ri_soll ... Sollwert des Innenwiderstands des SensorelementsRi_soll ... setpoint of the internal resistance of the sensor element
Ri_soll_0 . Anfangswert des Sollwerts des InnenwiderstandsRi_soll_0. Initial value of the setpoint of the internal resistance
Ri_off .... Offsetwert des InnenwiderstandsRi_off .... Offset value of the internal resistance
A Faktor T Temperatur des SensorelementsA factor T temperature of the sensor element
T_soll .... Solltemperatur des SensorelementsT_soll .... target temperature of the sensor element
Die Parameter A und Ri_off sind von der Lebensdauer des Sensorelements 3 abhängig und können eine Alterungsdrift des Sensorelements 3 für den zu erwartenden Sollwert des Innenwi- derstands ausdrücken.The parameters A and Ri_off are dependent on the service life of the sensor element 3 and can express an aging drift of the sensor element 3 for the expected setpoint value of the internal resistance.
Die Erfassung der Lebensdauer des Sensorelements 3 kann vorzugsweise mittels einer Erfassung einer Kilometerleistung der Verbrennungskraftmaschine, mittels einer Erfassung von Betriebsstunden des Sensorelements 3 sowie durch eine Erfassung von Luftmassenintegralen erfolgen. Dabei wird mithilfe derThe detection of the service life of the sensor element 3 can preferably be carried out by detecting a mileage of the internal combustion engine, by detecting the operating hours of the sensor element 3 and by detecting air mass integrals. This is done using the
Luftmassenintegrale ein Ausmaß einer Sauerstoffmenge erfasst, das der Verbrennungskraftmaschine 2 während ihrer Laufzeit zugeführt wurde.Air mass integrals detected an extent of an amount of oxygen that was supplied to the internal combustion engine 2 during its running time.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens be- rücksichtigt für die Betrachtung des Verlaufs des Innenwiderstands über die Keramikspitzentemperatur TTIP ein Toleranzband, das von einem Verlauf eines Nominalwerts eines neuen Sensorelements Ri_neu_nom ausgeht und von zwei Verläufen Ri_neu_min (Minimalwert des Innenwiderstands des neuen Sen- sorelements 3) sowie Ri_neu__max (Maximalwert des Innenwiderstands des neuen Sensorelements 3) eingeschlossen ist. Die beiden Verläufe von Ri_neu_min und Ri_neu_max sind jeweils durch gepunktete Linien dargestellt.An exemplary embodiment of the method according to the invention takes into account a tolerance band for the consideration of the course of the internal resistance over the ceramic tip temperature TTIP, which starts from a course of a nominal value of a new sensor element Ri_neu_nom and from two courses Ri_neu_min (minimum value of the internal resistance of the new sensor element 3) and Ri_neu__max (maximum value of the internal resistance of the new sensor element 3) is included. The Both courses of Ri_neu_min and Ri_neu_max are each represented by dotted lines.
Eine vorteilhafte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. 3 durch ein Verschieben des Nominalwert- verlauf des Sensorelements 3 von einem NeuwertverlaufAn advantageous mode of operation of the method according to the invention is shown in FIG. 3 by shifting the nominal value curve of the sensor element 3 from a new value curve
Ri_neu_nom zu einem Altwertverlauf Ri_alt_nom dargestellt . Dabei sind auch für den Verlauf Ri_alt_nom Toleranzgrenzen vorgesehen, die durch die beiden strichlierten Verläufe eines minimalen Widerstandswertes eines alten Sensorelements Ri_alt_min sowie eines Maximalwiderstandswertes des alten Sensorelementes Ri_alt_max dargestellt sind.Ri_neu_nom for an old value curve Ri_alt_nom shown. Tolerance limits are also provided for the curve Ri_alt_nom, which are represented by the two dashed curves of a minimum resistance value of an old sensor element Ri_alt_min and a maximum resistance value of the old sensor element Ri_alt_max.
Erfindungsgemäß wird im Verlauf der Betriebs-/Lebens- /Benutzungsdauer des Sensorelements 3 ein Sollwert des Innenwiderstands von einem Startwert 75 zu einem Wert 100 verscho- ben. Daraus resultierend erfolgt eine Verschiebung einer Bandbreite der einstellbaren Keramikspitzentemperatur dTTIP_neu zu einer Bandbreite dTTIP_alt. Es ist zu erkennen, dass in vorteilhafter Weise die Bandbreite der eingestellten Keramikspitzentemperatur im Verlauf der Lebensdauer des Sen- sorelements reduziert und an den erwarteten Nominalwert desAccording to the invention, a setpoint value of the internal resistance is shifted from a starting value 75 to a value 100 in the course of the operating / life / usage period of the sensor element 3. As a result, a bandwidth of the adjustable ceramic tip temperature dTTIP_new is shifted to a bandwidth dTTIP_alt. It can be seen that the bandwidth of the set ceramic tip temperature is advantageously reduced over the course of the service life of the sensor element and is reduced to the expected nominal value of the
Innenwiderstands samt Toleranzgrenzen angepasst wird. Dadurch kann einerseits eine Regelgüte für die Keramikspitzentemperatur TTIP verbessert, andererseits gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Diagnosegüte des Sauerstoffsen- sors 1 in signifikanter Weise verbessert werden.Internal resistance including tolerance limits is adjusted. In this way, on the one hand, a control quality for the ceramic tip temperature TTIP can be improved, and on the other hand, according to the exemplary embodiment described above, a diagnosis quality of the oxygen sensor 1 can be significantly improved.
Aus der Fig. 3 ist weiterhin zu erkennen, dass bei einem neuen Sensorelement 3, das auf einen Innenwiderstandswert von ca. 75 geregelt wird, eine Keramikspitzentemperatur TTIP zwischen ungefähr 700 und 830 einstellbar ist. Weiterhin ist der Figur zu entnehmen, dass bei einem alten Sensorelement 3, das auf den Wert des Innenwiderstands von ca. 100 geregelt wird, eine Bandbreite der Keramikspitzentemperatur dTTIP_alt zwischen ungefähr 730 und ungefähr 800 erzielbar ist. In Summe ist also durch Reduktion von Temperaturbandbreiten mit Hilfe des erfindungsgemäßen mathematischen Modells sowohl eine Regelgüte für die Temperatur als auch eine Diagnosegüte des Abgassensors in erheblichem Umfang steigerbar.It can also be seen from FIG. 3 that with a new sensor element 3, which is regulated to an internal resistance value of approximately 75, a ceramic tip temperature TTIP can be set between approximately 700 and 830. The figure also shows that an old sensor element 3, which is regulated to the value of the internal resistance of approximately 100, can achieve a bandwidth of the ceramic tip temperature dTTIP_alt between approximately 730 and approximately 800. In total, by reducing temperature ranges with the help of the mathematical model according to the invention, both a control quality for the temperature and a diagnosis quality of the exhaust gas sensor can be increased to a considerable extent.
Vorteilhaft kann in einer Applikation des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels eines Werkstatttools eine Alterungsdrift des Sensorelements bei einem Austausch des Sensorelements auf einen definierten Wert gesetzt werden. Dabei wird einer Motorsteuerung der Verbrennungskraftmaschine 2 ein Alterungszustand eines neu eingesetzten Sensorelements 3 durch Einspie- len von Betriebsdaten bekannt gemacht. Das Werkstatttool setzt dadurch die Laufstrecke des neu eingesetzten Sensorelements 3 auf einen definierten Wert. Folglich kann ein Sollwert des Innenwiderstands auf einen definierten neuen Wert gesetzt werden, der über die Betriebszeit des Sensorelements 3 mittels des mathematischen Modells wiederum erfindungsgemäß variiert wird.In an application of the method according to the invention, an aging drift of the sensor element can advantageously be set to a defined value when the sensor element is replaced using a workshop tool. An engine control of the internal combustion engine 2 is made aware of an aging condition of a newly inserted sensor element 3 by feeding in operating data. The workshop tool thus sets the running distance of the newly inserted sensor element 3 to a defined value. Consequently, a target value of the internal resistance can be set to a defined new value, which in turn is varied according to the invention over the operating time of the sensor element 3 by means of the mathematical model.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Abgassensors wird als besonders vorteilhaft angesehen, dass gegenüber herkömmlichen Verfahren eine getrennte Berücksichti- gung der Alterungsdrift und der Streuung des Sensorelements 3 erfolgt. Dadurch lassen sich Regel- und Diagnoseschwellen entsprechend einem aktuellen Modellwert für das Sensorelement 3 anpassen, was aufgrund der geringeren Maximaltemperaturen der Keramikspitze des Sensorelements 3 zu einer Erhöhung der Güte und/oder zu einer Verlängerung der Lebensdauer des Sauerstoffsensors 1 führt. In vorteilhafter Weise muss dadurch die Bandbreite der erwarteten Keramikspitzentemperatur nicht für den kompletten Lebensbereich der Sauerstoffsonde ausgelegt werden.In the method according to the invention for operating an exhaust gas sensor, it is considered to be particularly advantageous that, in comparison to conventional methods, the aging drift and the scatter of the sensor element 3 are taken into account separately. As a result, control and diagnostic thresholds can be adapted in accordance with a current model value for sensor element 3, which, due to the lower maximum temperatures of the ceramic tip of sensor element 3, leads to an increase in the quality and / or an extension of the service life of oxygen sensor 1. Advantageously, the range of the expected ceramic tip temperature does not have to be designed for the entire life range of the oxygen probe.
In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Verfahren auch zum Steuern bzw. Regeln des Heizerelements 4 des Sauerstoffsensors 1 auf einen alterungsabhängig unterschiedlichen Innenwiderstandswert des Heizerelements 4 verwendet werden. In an advantageous manner, the method according to the invention can also be used to control or regulate the heater element 4 of the oxygen sensor 1 to a different internal resistance value of the heater element 4 depending on the age.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Betreiben eines Abgassensors, wobei der Abgassensor (1) zum Ermitteln von Restsauerstoff o- der/und Abgaskomponenten im Abgas einer Verbrennungskraftmaschine (2) verwendet wird, und wobei der Abgassensor (1) ein Sensorelement (3) und ein Heizerelement (4) zum Beheizen des Sensorelements (3) aufweist, wobei ein Wert des Innenwiderstands des Sensorelements (3) zum Betreiben des Abgassensors (1) verwendet wird,1. A method for operating an exhaust gas sensor, wherein the exhaust gas sensor (1) is used to determine residual oxygen and / or exhaust gas components in the exhaust gas of an internal combustion engine (2), and wherein the exhaust gas sensor (1) is a sensor element (3) and a heater element ( 4) for heating the sensor element (3), a value of the internal resistance of the sensor element (3) being used to operate the exhaust gas sensor (1),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,characterized,
dass abhängig von der Lebensdauer des Abgassensors (1) ein unterschiedlicher Wert für den Innenwiderstand des Sensorelements (3) verwendet wird.that a different value is used for the internal resistance of the sensor element (3) depending on the service life of the exhaust gas sensor (1).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Betreiben eine Diagnose des Abgassensors (1) u fasst, wobei die Diagnose zum Erkennen einer ordnungsgemäßen Funktionalität des Heizerelements (4) vorgesehen ist, wobei ein im Betrieb des Abgassensors (1) gemessener Wert des Innenwiderstands des Sensorelements (3) mit einem Diagnosebereich für den Wert des Innenwiderstands des Sensorelements (3) vergli- chen und dieser Vergleich bewertet wird, und wobei abhängig von der Lebensdauer des Abgassensors (1) unterschiedlichen Minimal- und/oder Maximalwerte des Diagnosebereichs für den Wert des Innenwiderstands des Sensorelements (3) verwendet werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the operation comprises a diagnosis of the exhaust gas sensor (1) u, the diagnosis being provided for recognizing a proper functionality of the heater element (4), a value measured during operation of the exhaust gas sensor (1) of the internal resistance of the sensor element (3) with a diagnostic range for the value of the internal resistance of the sensor element (3) and this comparison is evaluated, and depending on the life of the exhaust gas sensor (1) different minimum and / or maximum values of the diagnostic range for the value of the internal resistance of the sensor element (3) can be used.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgassensor (1) in Abhängigkeit vom Innenwiderstand des Sensorelements (3) auf eine vorgebbare Temperatur aufgeheizt wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the exhaust gas sensor (1) depending on the internal resistance of the sensor element (3) is heated to a predetermined temperature.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ermitteln des von der Lebensdauer ab- hängigen unterschiedlichen Wertes des Innenwiderstands des Sensorelements ( 3 ) ein mathematisches Modell verwendet wird , das eine Alterungsdrift des Innenwiderstands des Sensorelements ( 3 ) berücksichtigt .4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that to determine the life of the dependent different value of the internal resistance of the sensor element (3), a mathematical model is used which takes into account an aging drift of the internal resistance of the sensor element (3).
5 . Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , das s im Modell folgende mathematischen Beziehungen verwendet werden :5. Method according to Claim 4, characterized in that the following mathematical relationships are used in the model:
Ri_soll = Ri_soll_ 0 x A (Lebensdauer) + Ri__off (Lebensda uer)Ri_soll = Ri_soll_ 0 x A (lifespan) + Ri__off (lifespan)
T = f (Ri_soll_0) , Ri_soll_0 = f1 (T__soll)T = f (Ri_soll_0), Ri_soll_0 = f 1 (T__soll)
wobei die einzelnen Parameter folgende Bedeutung haben:where the individual parameters have the following meaning:
Ri_soll . . . Sollwert des Innenwiderstands des SensorelementsRi_soll. , , Setpoint of the internal resistance of the sensor element
Ri_soll_0 . Anfangswert des Sollwertes des InnenwiderstandsRi_soll_0. Initial value of the setpoint of the internal resistance
Ri_off Offsetwert des InnenwiderstandsRi_off Offset value of the internal resistance
A Faktor T Temperatur des SensorelementsA factor T temperature of the sensor element
T_soll .... Solltemperatur des SensorelementsT_soll .... target temperature of the sensor element
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass mithilfe des mathematischen Modells ein von der Lebensdauer des Abgassensors (1) abhängiger Nominalwert und zugehörige Toleranzgrenzen des Innenwiderstands des Sensorelementes (3) ermittelt werden.6. The method according to any one of claims 4 or 5, characterized in that with the aid of the mathematical model, a nominal value dependent on the service life of the exhaust gas sensor (1) and associated tolerance limits of the internal resistance of the sensor element (3) are determined.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass die Lebensdauer des Abgassensors7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the life of the exhaust gas sensor
(1) über eine Laufleistung der Verbrennungskraftmaschine (2) und/oder über eine Anzahl von Betriebsstunden des Abgassen- sors (1) und/oder über Luftmassenintegrale erfasst wird.(1) via a mileage of the internal combustion engine (2) and / or over a number of operating hours of the exhaust gas sensor (1) and / or via air mass integrals.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Austausch des Sensorele- ents (3) ein Innenwiderstand eines neuen Sensorelements (3) verwendet wird. 8. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that when the sensor element is replaced, ent (3) an internal resistance of a new sensor element (3) is used.
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AL Designated countries for regional patents

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