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Title:
METHOD FOR TESTING THE PERFORMANCE AND/OR ADJUSTMENT OF AN EXHAUST GAS TEMPERATURE SENSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/035065
Kind Code:
A1
Abstract:
A method for testing the performance and/or adjustment of a temperature sensor (exhaust gas temperature sensor), arranged in the exhaust of an internal combustion engine of a motor vehicle is characterised by the following steps: after a pre-determined switch-off time of the internal combustion engine is exceeded; a reference temperature is recorded by means of at least one further temperature sensor, arranged in the vehicle, physically separate from the exhaust sensor; comparison with the temperature recorded by the exhaust temperature sensor and a fault signal issued, or the output value of the exhaust gas temperature sensor adjusted to match the value measured by the further temperature sensor, when the recorded temperatures differ from each other by more than a pre-determined value.

Inventors:
SCHNAIBEL EBERHARD (DE)
KORING ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE2000/003919
Publication Date:
May 17, 2001
Filing Date:
November 09, 2000
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
SCHNAIBEL EBERHARD (DE)
KORING ANDREAS (DE)
International Classes:
F02D41/22; F02D41/24; G01K15/00; F02D41/04; F02D41/14; (IPC1-7): G01K15/00
Domestic Patent References:
WO1998013677A11998-04-02
Foreign References:
DE4206540A11993-09-09
EP0651237A11995-05-03
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit und/oder zum Abgleichen eines im Abgas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs angeordne ten Temperatursensors (Abgastemperatursensor), ge kennzeichnet durch folgende Schritte : nach Überschreiten einer vorgegebenen Abstell zeit der Brennkraftmaschine ; Erfassung einer Referenztemperatur durch wenig stens einen weiteren, räumlich von dem Abga stemperatursensor in dem Kraftfahrzeug getrennt angeordneten Temperatursensor ; Vergleichen der mit dem Abgastemperatursensor erfassten Temperatur und Ausgeben einer Störungsmeldung oder Angleichung des Ausgabewerts des Abgastemperatursensors an den von dem weiteren Temperatursensor gemesse nen Wert, wenn die erfassten Temperaturen von einander um einen vorgegebenen Wert abweichen.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man die Temperaturen mittels mehrerer an un terschiedlichen Einbaupositionen in dem Kraftfahr zeug angeordneter Temperatursensoren erfasst und diese Temperaturen zur Festlegung der Referenztem peratur mittelt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die Differenz zwischen der durch den Ab gastemperatursensor erfassten Temperatur und der Referenztemperatur bildet und diese Differenz zum rechnerischen Abgleich des TemperaturWiderstands Verhaltens eines temperaturabhängigen Widerstands des Abgastemperatursensors verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das WiderstandsTemperaturVerhalten des temperaturabhängigen Messwiderstands nach folgen der Formel bestimmt : R (T) = Ro (1 + aT + ßT2), (2) wobei Ro eine Widerstandskonstante und a, ß Stoff konstanten sind, und das Abgleichen rechnerisch durch Ändern der Widerstandskonstanten Ro vor nimmt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass man die Konstanten a, ß durch Messung des temperaturabhängigen Messwiderstands des Abgastem peratursensors bei unterschiedlichen, voneinander abweichenden Temperaturen rechnerisch bestimmt.
6. Verfahren nach Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass man die Temperaturen mehrerer, räumlich von dem Abgastemperatursensor in dem Kraftfahrzeug getrennt angeordneter Temperatursen soren vergleicht und von dem Überschreiten der Ab stellzeit dann ausgeht, wenn diese Temperaturen im wesentlichen übereinstimmen.
Description:
VERFAHREN ZUR PRÜFUNG DER FUNKTIONSFÄHIGKEIT UND/ODER ZUM ABGLEICHEN EINES ABGASTEMPERATURSENSORS Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit und/oder zum Abgleichen eines im Ab- gas einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ange- ordneten Temperatursensors (Abgastemperatursensor).

Temperatursensoren für Kraftfahrzeuge sind beispiels- weise aus der Publikation"Kraftfahrtechnisches Ta- schenbuch/Bosch"22. Auflage-Düsseldorf, VDI- Verlag, 1995, Seite 119 ff bekannt. Die Temperaturmes- sung in Kraftfahrzeugen nutzt fast ausschließlich die Temperaturabhängigkeit von elektrischen Widerstandsma- terialien mit positiven (PTC) oder negativen (NTC) Tem- peraturkoeffizienten. Die Umsetzung der Widerstandsän- derung in eine analoge Spannung erfolgt dabei fast aus- schließlich durch Ergänzung eines temperaturneutralen oder gegensinnig abhängigen Widerstands zu einem Span- nungsteiler.

Im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD und EOBD) müssen alle abgasrelevanten Komponenten im Abgasstrang eines Kraftfahrzeugs hinsichtlich ihrer Funktionsfähigkeit überwacht werden. Es ist bekannt, die Funktionsfähig- keit von Abgastemperatursensoren durch die an dem Tem- peratursensor abgegriffene Spannung zu überprüfen. Da- bei wird ein vorgegebener plausibler Spannungsbereich oder ein daraus über eine Kennlinie gewonnener plausi- bler Temperaturbereich überprüft. Grobe elektrische Fehler, wie z. B. ein Kurzschluss in der Messleitung Masse/Versorgungsspannung können auf diese Weise ein- deutig erkannt werden. Es ist jedoch nicht möglich, Drifterscheinungen im Offsetbereich beispielsweise durch Alterung oder durch Nebenschlüsse, bei welchen die Messspannung noch im plausiblen, vorgegebenen Span- nungsbereich liegt, zu detektieren.

Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit und/oder zum Abgleichen eines Abgastemperatursensors so weiter- zubilden, dass auch derartige Offsetfehler und Neben- schlüsse erkannt und somit eine von der On-Board- Diagnose geforderte Fehlfunktionserkennung realisierbar ist.

Vorteile der Erfindung Ein Verfahren zur Prüfung der Funktionsfähigkeit und/oder zum Abgleichen eines Abgastemperatursensors der eingangs beschriebenen Art löst dieses Problem durch folgende Schritte : -nach Überschreiten einer vorgegebenen Abstellzeit der Brennkraftmaschine ; -Erfassung einer Referenztemperatur durch wenigstens einen weiteren, räumlich von dem Abgastemperatursen- sor in dem Kraftfahrzeug getrennt angeordneten Tem- peratursensor ; -Vergleichen der mit dem Abgastemperatursensor er- fassten Temperatur und -Ausgeben einer Störungsmeldung oder Angleichung des Ausgabewerts des Abgastemperatursensors, wenn die erfassten Temperaturen voneinander um einen vorgege- benen Wert abweichen.

Durch Vergleich der von dem Abgastemperatursensor er- fassten Temperatur mit wenigstens einem weiteren, von dem Abgastemperatursensor in dem Kraftfahrzeug getrennt angeordneten Sensor ist nicht nur eine Funktionsprüfung des Abgastemperatursensors und, bei Abweichung der er- fassten Temperaturwerte um einen vorgegebenen Wert, ei- ne Ausgabe einer Störungsmeldung, sondern auch ein Ab- gleich des Abgastemperatursensors durch Angleichung seines Ausgabewerts an den von dem weiteren Temperatur- sensor erfassten Wert möglich. Die Erfassung der Refe- renztemperatur und der Temperatur des Abgastemperatur- sensors erfolgen dabei nach Überschreiten einer vorge- gebenen Abstellzeit der Brennkraftmaschine, um sicher- zustellen, dass eine Angleichung der unterschiedlichen, in einem Fahrzeug feststellbaren Temperaturen innerhalb der vorgegebenen Abstellzeit der Brennkraftmaschine an die Umgebungstemperatur erfolgt ist, das heisst, ein thermisches Gleichgewicht erreicht ist, und insoweit ein Vergleich der von dem Abgastemperatursensor und dem weiteren Sensor ausgegebenen Temperatur überhaupt sinn- voll ist.

Rein prinzipiell genügt der Vergleich der von dem Abga- stemperatursensor ausgegebenen Temperatur mit der Tem- peratur, die von einem einzigen weiteren, von dem Abga- stemperatursensor getrennt in dem Kraftfahrzeug ange- ordneten Temperatursensor erfasst wird. Bei einer be- sonders vorteilhaften Ausführungsform ist jedoch vorge- sehen, dass man die Temperatur mittels mehrerer, an un- terschiedlichen Einbaupositionen im Kraftfahrzeug ange- ordneter Temperatursensoren erfasst und diese Tempera- turen zur Festlegung der Referenztemperatur mittelt.

Hierdurch können eventuell bei den weiteren Temperatur- sensoren auftretende Messfehler kompensiert werden.

Zum Abgleichen des Abgastemperatursensors wird vorteil- hafterweise die Differenz zwischen der durch den Abga- stemperatursensor erfassten Temperatur und der Refe- renztemperatur gebildet und diese Differenz zum rechne- rischen Abgleich des Temperatur-Widerstands-Verhaltens eines temperaturabhängigen Widerstands des Abgastempe- ratursensors verwendet. Hierdurch kann auf einfache Weise bei einem Abweichen der von dem Abgastemperatur- sensor erfassten Temperatur von der Referenztemperatur eine Anpassung des Temperatur-Widerstands-Verhaltens des die Temperatur erfassenden temperaturabhängigen Wi- derstands des Abgastemperatursensors erzielt werden.

Das Temperatur-Widerstands-Verhalten des temperaturab- hängigen Messwiderstands wird dabei vorteilhafterweise durch die nachfolgende Formel bestimmt : R (T) = Ro (1 + aT + ßT2) mit der Widerstandskonstanten Ro, und den Stoffkonstan- ten a und ß, wobei der rechnerische Angleich durch Än- dern der Widerstandskonstanten Ro vorgenommen wird.

Die Bestimmung der Konstanten a, ß werden rechnerisch durch Messung des temperaturabhängigen Messwiderstands des Abgastemperatursensors bei unterschiedlichen, von- einander abweichenden Temperaturen bestimmt.

Das Überschreiten der Abstellzeit kann bei einer vor- teilhaften Ausführungeform auch so verifiziert werden, dass man die Temperaturen mehrerer an unterschiedlichen Einbaupositionen in dem Kraftfahrzeug angeordneter Tem- peraturen erfasst und ein Überschreiten der Abstellzeit dann annimmt, wenn diese Temperaturen im wesentlichen übereinstimmen.

Zeichnung Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind Gegen- stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichne- rischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Er- findung.

In der Zeichnung zeigen : Fig. 1 eine an sich bekannte Schaltung zur Erfassung der Temperatur eines resisitiven Abgastempe- ratursensors eines Kraftfahrzeugs über die an diesem abfallende Spannung und Fig. 2 schematisch ein Blockschaltbild zur Erläute- rung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele Zur Erfassung der Abgastemperatur mittels resistiver Abgastemperaturen mit einem Widerstand RT ist eine in Fig. 1 dargestellte Reihenschaltung mit einem fest de- finierten Vorwiderstand Rv vorgesehen. Diese Reihen- schaltung wird mit einer Spannung Uo versorgt, die bei- spielsweise 5 V beträgt.

Über die Spannungsteilerregel : Um = Uo RT/RT + Rv (1) erhält man eine für die aktuelle Temperatur am Senso- relement, d. h. an einem Widerstandselement repräsenta- tive Spannung. Bisherige Diagnosefunktionen bestanden hauptsächlich darin, einen plausiblen Spannungsbereich Um = [Umin... Umax] oder einen aus diesem über eine Kennlinie gewonnenen Temperaturbereich Tm = [Tmin...

Tmax] zu überprüfen. Hierdurch können grobe elektrische Fehler, wie z. B. ein Kurzschluss in der Messleitung, der nach Masse oder zu der Versorgungsspannung Uo führt, eindeutig erkannt werden. Drifterscheinungen im Offsetbereich durch Alterung oder durch Nebenschlüsse, bei welchen die Messspannung Um in dem vorgegebenen Spannungsintervall liegt, können auf diese Weise jedoch nicht detektiert werden.

Um auch solche Fehler erkennen zu können, wird erfin- dungsgemäß die von dem Abgastemperatursensor erfasste Messspannung Um oder Temperatur Tm mit den Temperaturen weiterer im Fahrzeug befindlicher Temperatursensoren verglichen und bei Abweichung um einen vorgegebenen Wert eine Störungsmeldung ausgegeben oder eine Anpas- sung des Temperatur-Widerstands-Verhaltens des Abga- stemperatursensors zu vorgenommen.

Um dies zu erreichen, sind folgende Verfahrensschritte vorgesehen : Zunächst ist eine ausreichend lange Abstellzeit der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs erforderlich, so dass sich das Fahrzeug im thermischen Gleichgewicht be- findet. Die Dauer der Abstellzeit kann zusätzlich durch Vergleich der Temperaturen mehrerer Referenztemperatur- sensoren verifiziert werden.

Unmittelbar vor einem erneuten Start der Brennkraftma- schine wird nun die Sensortemperatur mit einer oder mehreren Temperaturen, die von von dem Abgastemperatur- sensor getrennt angeordneten Temperatursensoren erfasst werden, z. B. mit der Motortemperatur, mit der Wasser- temperatur oder mit der Ansauglufttemperatur vergli- chen, wobei Mittelwerte dieser Temperaturen gebildet und dieser Mittelwert als Referenztemperatur verwendet wird. Es versteht sich, dass die Referenztemperatur ne- ben dem Mittelwert auch durch andere mathematische Ope- rationen der durch die einzelnen Temperatursensoren er- fassten Temperaturen gebildet werden kann.

Um eine Abweichung der von dem Abgastemperatursensor erfassten Temperatur von der Referenztemperatur festzu- stellen, kann um die so ermittelte Referenztemperatur ein Toleranzband gelegt werden, in welchem die Abgas- sensortemperatur liegen muss, wenn der Abgastemperatur- sensor als fehlerfrei diagnostiziert werden soll. Liegt die von dem Abgastemperatursensor erfasste Temperatur ausserhalb dieses Toleranzbandes, wird eine Störungs- meldung ausgegeben.

Darüber hinaus kann aber auch ein rechnerischer Ab- gleich des Temperatur-Widerstands-Verhaltens des tempe- raturabhängigen Widerstands des Abgastemperatursensors auf die nachfolgend beschriebene Weise vorgenommen wer- den.

Der temperaturabhängige Widerstand resistiver Abgastem- peratursensoren wird in den meisten Fällen als mander- förmige Platinschicht ausgeführt. Mit der Näherungsfor- mel : R (T) = Ro (l + aT + ßT2) (2) wird die Abhängigkeit des Widerstands von der Tempera- tur beschrieben, wobei Ro eine Widerstandskonstante und a und ß Stoffkonstanten sind, die beispielsweise für Platin a = 3,8285e-3 und ß =-5,85e-7 betragen. Setzt man diese Gleichung (2) in Gleichung (1) ein, ergibt sich : Um = Uo * Rv/ [Ro (l + aT + ßT2) + Rv] (3) Fehler über die Lebenszeit des Abgastemperatursensors können nun einerseits als Offset, andererseits auch in bezug auf die Kennliniensteigung (a, ß) auftreten.

Liegt das Sensorsignal unmittelbar vor dem Motorstart ausserhalb des obenbeschriebenen Toleranzbandes, kann eine Anpassung der Widerstandskonstanten oder des Grundwiderstandes Ro vorgenommen werden, um so die Ge- nauigkeit zu steigern. Bei einer weiteren Temperatur- messung bei anderen Randbedingungen, beispielsweise bei einem anderen Betriebspunkt, kann eine Anpassung der Stoffkonstanten a und ß vorgenommen werden, die erfor- derlich ist, weil die Stoffkonstanten a, ß beispiels- weise durch Verunreinigung der mäanderförmigen Platin- schicht oder durch Eindiffundieren von Fremdpartikeln veränderlich sind.

Wird der Vorwiderstand Rv so gewählt, dass gilt : Rv = k * Ro, so ergibt sich : Um = Uo * (1 + aT + ßT2)/(1 + aT + ßT2 + k)} = f (Uo, a, ß, k, T) (4) Da Uo, a, ß und k als konstant und fest angenommen wer- den, ist die Messspannung Um eine Funktion der zu mes- senden Temperatur : Um = f (T).

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, wird von dem Abgastemperatursensor 10 zunächst die Messspannung Um ausgegeben, es erfolgt in einem Schritt 20 eine Umrech- nung in eine Temperatur T gemäß der Gleichung (4).

Parallel hierzu wird in einem Schritt 30 die Referenz- temperatur TRef auf die obenbeschriebene Weise bestimmt und in einem Schritt 40 die von dem Abgastemperatursen- sor 10 erfasste Temperatur T mit der Referenztemperatur TRef verglichen und insbesondere festgestellt, ob die von dem Abgastemperatursensor 10 erfasste Temperatur T in einem vorgegebenen Toleranzband um TRef liegt. Das Ergebnis dieser Berechnungen kann als Diagnoseergebnis ausgegeben werden, wobei insbesondere eine Störmeldung ausgegeben wird, wenn der Wert der von dem Abgastempe- ratursensor 10 erfassten Temperatur T ausserhalb des Toleranzbandes liegt.

Darüber hinaus kann durch Anpassung der Adaptionsgrößen Uo, a, ß ein Abgleich des Temperatur-Widerstands- Verhaltens des temperaturabhängigen Widerstands des Ab- gastemperatursensors 10 vorgenommen werden, wie es schematisch mit einem Pfeil 41 in Fig. 2 dargestellt ist und oben anhand der Gleichungen (1) bis (4) be- schrieben wurde. Bei einer weiteren auf diesen Abgleich folgenden Messung durch den Abgastemperatursensor 10 kann nun untersucht werden, ob die von dem Abgastempe- ratursensor 10 erfasste Temperatur T in dem Toleranz- band liegt.

Bei sämtlichen Messungen muss dabei-wie oben erläu- tert-sichergestellt sein, dass sich das Fahrzeug im thermischen Gleichgewicht befindet, d. h. es muss eine vorgegebene Abstellzeit der Brennkraftmaschine vergan- gen sein, bis eine derartige Diagnose und ein derarti- ger Abgleich des Abgastemperatursensors erfolgen kann.

Vorteilhafterweise erfolgt eine Diagnose oder ein Ab- gleich vor einem erneuten Start der Brennkraftmaschine.