Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Tempe¬ ratur einer Lambdasonde und/oder der Temperatur des sie um¬ gebenden Abgases. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vor¬ richtung ^' zum Bestimmen der Abgastemperatur.

Stand der Technik

Es ist bekannt, daß der Innenwiderstand einer Lambdasonde mit zunehmender Temperatur stark fällt. Zwischen der Sondentempe¬ ratur und dem Innenwiderstand besteht ein eineindeutiger Zu¬ sammenhang. Dieser Zusammenhang wird dazu genutzt, aus einer Messung des Innenwiderstandes die Sondentemperatur zu bestim¬ men, wie z. B. in DE 31 17 790 A1 (entsprechend US 4.419.190) beschrieben.

Die Temperatur der Lambdasonde wird im Fall einer unbeheizten Sonde ausschließlich und im Falle einer beheizten Sonde ma߬ geblich durch die Temperatur des sie umgebenden Abgases be¬ stimmt. Diese Temperatur wird gemäß dem Stand der Technik mit Hilfe eines gesonderten Meßfühlers bestimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren zum Be¬ stimmen der Temperaturen einer Lambdasonde und/oder des sie umgebenden Abgases anzugeben, die einfach sind und dennoch genau arbeiten. Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu¬ grunde, eine einfach aufgebaute Vorrichtung zum Bestimmen der Abgastemperatur anzugeben.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung ist für das Verfahren zum Bestimmen der Abgas¬ temperatur durch die Merkmale von Anspruch 1 und für das Ver¬ fahren zum Bestimmen der Sondentemperatur durch die Merkmale von Anspruch 6 gegeben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der Abgastemperatur ist durch die Merkmale von An¬ spruch 8 gegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestal¬ tungen des Verfahrens gemäß Anspruch 1 sind Gegenstand der Un¬ teransprüche 2 - 4.

Beide Verfahren zeichnen sich dadurch aus, daß sie eine Tem¬ peraturbestimmung mit Hilfe des Innenwiderstandes einer Im Abgas angeordneten Lambdasonde vornehmen. Dem Verfahren gemäß Anspruch 1 zum Bestimmen der Abgastemperatur liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, daß nicht nur der Zusammenhang zwischen Inπenwiderstand und Sondentemperatur eineindeutig ist, son¬ dern daß auc ,. stationäre Verhältnisse vorausgesetzt, der Zu¬ sammenhang zwischen Sondentemperatur und Abgastemperatur für eine jeweils vorliegende Anordnung eineindeutig ist. Demgemäß besteht für den stationären Fall ein eineindeutiger Zusammen¬ hang zwischen Innenwiderstand und Abgastemperatur. Dies er¬ möglicht es, zunächst den Zusammenhang zwischen Abgastempera¬ tur und Innenwiderstand auszumessen und dann mit Hilfe dieses bekannten Zusammenhangs aus dem in üblicher Weise gemessenen Innenwiderstand die Abgastemperatur für den stationären Fall zu bestimmen. Dabei ist es unerheblich, ob die Sonde beheizt oder unbeheizt ist. Dadurch hervorgerufene Unterschiede im Zusammenhang zwischen Innenwiderstand und Abgastemperatur

finden automatisch Berücksichtigung, wenn der Zusammenhang zwischen Innenwiderstand und Abgastemperatur ausgemessen wird.

Um auch im instationären Fall die Abgastemperatur aus dem In¬ nenwiderstand bestimmen zu können, wird die aus dem stationä¬ ren Zusammenhang gewonnene Temperatur mit Hilfe der Steigung des zeitlichen Temperaturverlaufs im aktuellen Zeitpunkt kor¬ rigiert.

Vorteilhaft ist es auch, eine Korrektur vorzunehmen, die be¬ rücksichtigt, daß für magere und fette Gemische unterschied¬ liche Zusammenhänge zwischen Innenwiderstand und Abgastempe¬ ratur bestehen, und zwar dahingehend, daß bei jeweils glei¬ cher Abgastemperatur in fetten Gemischen ein höherer Innenwi¬ derstand gemessen wird als in mageren Gemischen.

Das nebeπgeordnete Verfahren gemäß Anspruch 6 zeichnet sich dadurch aus, daß es die soeben in Zusammenhang mit dem Be¬ stimmen der Abgastemperatur beschriebenen Zusammenhänge für das Bestimmen der Sondentemperatur nutzt. Es wird nicht mehr, wie bisher, zu jedem Innenwiderstandswert für mageres und fettes Gemisch jeweils derselbe Sondentemperaturwert bestimmt, sondern für mageres Gemisch wird ein höherer Wert bestimmt als für fettes Gemisch. In besonders vorteilhafter Weise er¬ folgt dies dadurch, daß der Zusammenhang zwischen Innenwider¬ stand und Sondentemperatur für ein Gemischart, z. B. für ma¬ geres Gemisch, bestimmt wird und dieser Zusammenhang bei Vor¬ liegen der Gemischart, für die die Bestimmung erfolgte, unmit¬ telbar verwendet wird, während dann, wenn die andere Gemisch¬ art vorliegt, noch eine Korrektur vorgenommen wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bestimmen der Abgastem¬ peratur weist ein Mittel zum Messen des Innenwiderstandes einer Lambdasonde und ein Mittel zum Bestimmen der Abgastem¬ peratur aus dem Innenwiderstand auf.

Ze i c hn u ng

Die Erfindung wird im folgenden anhand von durch Figuren ver¬ anschaulichten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zei¬ gen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Bestim¬ men der Abgastemperatur mit Hilfe des Innenwider¬ standes einer im Abgas angeordneten Lambdasonde;

Fig. 2a und b Diagramme zum Erläutern der Abhängigkeit des Sondeninnenwiderstandes (2b) vom La bdawert (2a);

Fi IQ. ein Flußdiagramm zum Erläutern, wie Sondentempera¬ tur und Abgastemperatur mit Hilfe des Innenwider¬ standes einer Sonde bestimmt werden und unter Berücksichtigung der vorliegenden Gemischart kor¬ rigiert werden; und

Fiq ein Flußdiagramm eines Teilverfahrens zum Bestim¬ men der. Abgastemperatur im Instationärfal 1.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Bei der Anordnung gemäß Fig. 1 ist eine im Abgas einer Brεnn- kraftmaschiπe befindliche Lambdasonde 10 mit einem Mittel 11 zum Bestimmen des Sondeninnenwiderstandes R. verbunden. Diese Mittel bestimmt den Innenwiderstand z. B. gemäß der in der be reits genannten DE 31 17 790 A1 genannten Methode oder nach einer Methode, wie sie in EP 0 258 543 A2 beschrieben ist. Mi dem für den aktuellen Zeitpunkt bestimmten Innenwiderstands¬ wert wird ein Kennlinienspeicher 12 adressiert und dadurch die zum ermittelten Innenwiderstandswert gehörige Abgastempe¬ ratur TA ausgelesen. Die Kennlinie wurde zuvor dadurch be¬ stimmt, daß stationäre Abgastemperaturen eingestellt wurden, diese mit Hilfe eines gesonderten Temperaturmeßfühlers gemes-

sen wurden und für jede Abgastemperatur der zugehörige Innen¬ widerstandswert der Sonde ermittelt wurde. Für jeden Innen¬ widerstandswert wurde die zugehörige Abgastemperatur im Kenn¬ linienspeicher 12 abgelegt.

Anhand von Fig. 2 wird nun eine Feinheit erläutert, die beim Bestimmen des Zusammenhangs zwischen Innenwiderstandswert und Temperatur zu beachten ist. Es sei angenommen, daß die Abgas¬ temperatur und damit auch die Sondentemperatur über die Zeit t konstant gehalten wird. Die Sonde befinde sich aber bis zu einem Zeitpunkt t _ς im Abgas, das von der Verbrennung eines fetten Ge ischs herrührt, und danach im Abgas, das von Ver¬ brennung eines mageren Gemisches herrührt. Der Lambdawert er¬ höhe sich also zum Zeitpunkt t _< - sprunghaft von fett nach ma¬ ger. Aus Fig. 2b ist erkennbar, daß sich mit der sprunghaften Erhöhung des Lambdawertes der Innenwiderstand sprunghaft er¬ niedrigt. Es ist also darauf zu achten, daß der Zusammenhang zwischen Innenwiderstand und Abgastemperatur TA oder Sonden¬ temperatur TS zum Bestimmen einer Kennlinie immer für dieselbe Gemischart bestimmt wird. Wurde die Kennlinie bei magerem Ge¬ misch aufgenommen, ergibt sich für den in Fig. 2b links dar¬ gestellten Innenwiderstandswert R. -mager der richtige Abgas¬ bzw. Sondentemperaturwert, wie er in Fig. 2b durch die rechte Skala angezeigt ist. Für fettes Gemisch ergibt sich jedoch aus der für mageres Gemisch aufgenommenen Kennlinie ein zu hoher Temperaturwert T-fett.

Um die Lambdaabhängigkeit in Zusammenhang zwischen Innenwider¬ stand und Abgastemperatur oder Sondentemperatur zu berücksich¬ tigen, bestehen mehrere Möglichkeiten. Alle setzen voraus, daß der Lambdawert gemessen wird. Die erste Möglichkeit ist die, daß für fette Gemische und für magere Gemische jeweils unter¬ schiedliche Innenwiderstandswert-Temperatur-Kennl inien ver¬ wendet werden. Abhängig/vom Lambdawert wird dann die zugehö¬ rige Kennlinie ausgewählt und aus dieser wird mit Hilfe des vorliegenden Innenwiderstandswertes die Abgastemperatur bzw.

Sondentemperatur ausgelesen. Die nächste Möglichkeit besteht darin, daß nur eine einzige Kennlinie verwendet wird, z. B. eine, die für magere Gemische aufgenommen wurde, und für die andere Gemischart korrigiert wird, im Beispielsfall für fette Gemische. Liegt im Beispielsfall ein mageres Gemisch vor, wird der aus der Kennlinie ausgelesene Temperaturwert unmittelbar verwendet, während beim Vorliegen eines fetten Gemisches ein Differenzwert abgezogen wird, der im Beispielsfall ein Tempe¬ raturdifferenzwert ist. Es hat sich gezeigt, daß der Diffe- reπzwert etwa 1/2 % der absoluten Abgastemperatur ist, also etwa 5 °C bei einer Abgastemperatur von etwa 750 °C. Der zur Korrektur erforderliche Differenzwert ändert sich jedoch nicht genau proportional zur Absoluttemperatur des Abgases oder der Sonde. Daher kann mit recht guter Genauigkeit auch ein kon¬ stanter Differenzwert verwendet werden, z. B. 5,5 °C bei den in Versuchen verwendeten Sonden. Es wurde festgestellt, daß kleine Abhängigkeiten auch noch von der Größe des Lambdawertes bestehen. Alle genannten Abhängigkeiten sind jedoch so gering, daß bei den im Versuch verwendeten Sonden unter allen Bedin¬ gungen ein fester Korrekturwert ausreichend war, um zufrie¬ denstellende Ergebnisse zu erhalten. Werden hochgenaue Ergeb¬ nisse gefordert, muß mit Kennfeldern gearbeitet werden, in denen eine Mehrzahl von Innenwiderstandswert-Temperatur-Kenn- linien für jeweils unterschiedliche Lambdawerte abgelegt ist.

Anstatt zunächst von einem Innenwiderstandswert in eine Tem¬ peratur umzurechnen und dann zu korrigieren, ist es auch mög¬ lich, zunächst den Innenwiderstand zu korrigieren und dann auf eine Temperatur umzurechnen. Es wird also z. B. beim Vor¬ liegen eines mageren Gemisches jeder ermittelte Innenwider¬ standswert unverändert übernommen, dagegen wird zu jedem bei fettem Gemisch ermittelten Innenwiderstandswert ein Differenz wert hinzugezählt. Mit dem so korrigierten Innenwiderstands¬ wert wird dann die zugehörige Temperatur aus einer für magere Gemische ermittelten Innenwiderstandswert-Temperatur-Kennl ini ausgelesen.

Ein bevorzugter Verfahrensablauf, der die vorstehend beschrie¬ benen Gesichts-punkte berücksichtigt, wird nun anhand von Fig. beschrieben. In einem Schritt s1 wird der aktuelle Innenwi¬ derstandswert R. nach einer bekannten Methode bestimmt. In einem Schritt s2 wird die Abgastemperatur TA aus einer ersten. Kennlinie und die Sondentemperatur TS aus einer zweiten Kenn¬ linie jeweils abhängig vom ermittelten Innenwiderstandswert bestimmt. In einem Schritt s3 wird der aktuelle Lambdawert ge¬ messen. Stellt sich in einem Schritt s4 heraus, daß ein mage¬ res Gemisch vorliegt, schließt sich als Schritt s5 unmittel¬ bar ein Unterprogramm an, in dem die Werte für Abgastempera¬ tur und Sondeπtemperatur verwendet werden. Dann kehrt das Ver¬ fahren zum Schritt s1 zurück. Ergibt sich in Schritt s4 da¬ gegen, daß kein mageres, also fettes Gemisch vorliegt, wird in einem Schritt s6 der Abgastemperaturwert TA dadurch korri¬ giert, daß von dem in Schritt s2 ermittelten Wert ein fester Differenzwert Δ T abgezogen wird. Dieselbe Differenz wird von der Sondentemperatur TS abgezogen, wie sie ebenfalls im Schritt s2 ermittelt wurde. Die auf diese Weise korrigierten Temperaturen werden dann im Unterprogramm gemäß Schritt s5 verwendet.

Es wird darauf hingewiesen, daß nicht sowohl die Abgastempe¬ ratur TA wie auch die Sondentemperatur TS gemeinsam bestimmt werden müssen. Das beschriebene Korrekturverfahren zum Berück¬ sichtigen der Gemischart ist auch für jede Temperatur einzeln anwendbar. Von besonderem Vorteil ist jedoch das Durchführen des Verfahrens für beide Temperaturen. Es können dann mit ei ^' ner einzigen Messung, nämlich der des Innenwiderstandes, zwei Temperaturen mit großer Genauigkeit bestimmt werden, je¬ denfalls für stationäre Fälle. Für die Art der Korrektur be¬ stehen zahlreiche Möglichkeiten, wie weiter oben erläutert.

Im Verfahrensablauf gemäß Fig. 3 sind im Anschluß an den Schritt s5 vor der Rückkehr zum Schritt s1 zwei Marken A und B eingezeichnet. Zwischen diesen Marken kann ein Teilverfah-

ren ablaufen, das ein recht genaues Bestimmen der Abgastem¬ peratur auch in Instationärfäl len ermöglicht. Dieses Verfah¬ ren wird nun anhand von Fig. 4 erläutert.

Gemäß Fig. 4 folgt auf die Marke A ein Schritt k1, der nur einem formellen Zweck dient; es wird nämlich lediglich der Abgastemperaturwert TA mit dem Namen TA_STAT versehen. Dies zeigt an, daß es sich um die Abgastemperatur handelt, die für den vorliegenden Zeitpunkt aus einem Zusammenhang zwischen Innenwiderstandswert und Abgastemperatur bestimmt wurde, der für stationäre Zustände gilt. In einem Schritt k2 wird ein Mittelwert TÄ ^~ _NEU mit Hilfe des jüngsten Wertes von TA_STAT bestimmt. Z. B. wird gleitend über die jeweils letzten vier Werte gemittelt. Oder es wird der letzte Mittelwert mit drei Vierteln gewichtet verwendet, und hierzu wird der neue ^' Wert mit einem Viertel gewichtet gezählt, über wieviele Daten ge¬ mittelt wird und wie die Mittelung durchgeführt wird, hängt vom jeweiligen Anwendungsfall ab.

Bevor der nun folgende Schritt k3 näher erläutert wird, sei auf den dann folgenden Schritt k4 eingegangen. Gemäß diesem wird der in Schritt k2 berechnete neue Mittelwert TÄ_NEU als alter Mittelwert TÄ_ALT benannt. In Schritt k3 steht also der in Schritt k2 berechnete neue Mittelwert TÄ_NEU zur Verfügung, wie auch der beim vorigen Durchgang in Schritt k2 berechnete Mittelwert, der nun den Namen TÄ ^~ _ALT trägt. In Schritt k3 wird mit Hilfe dieser Werte und des Wertes TA_STAT gemäß Schritt k1 die Abgastemperatur wie folgt berechnet:

TA = TÄ_NEU + K x(TÄ_NEU - TÄ_ALT)

K ist eine Konstante, die in Versuchen so bestimmt wird, daß sich aus der genannten Gleichung auch in Instationärf llen ein Wert für die Abgastemperatur ergibt, der möglichst genau mit dem jeweiligen Wert übereinstimmt, wie er durch ein geson¬ dertes Temperaturmeßmittel erfaßt wird. Ist die Konstante K

durch Messungen für eine vorgegebene Anordnung festgelegt, liefert sie für fast alle Instationärfä 1 le zufriedenstellende Erαebnisse.