DE102008052227A1

DE102008052227A1 - Diagnose von Reduktionsmitteleinspritzanlagen

Info

Publication number: DE102008052227A1
Application number: DE102008052227A
Authority: DE
Inventors: Michiel J. van Ann Arbor Nieuwstadt
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2009-06-18
Also published as: GB2454348A; GB0819830D0; US20090113877A1; CN101424205B; JP2009115084A; CN101424205A; US7971426B2

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Reduktionsmitteleinspritzanlage mit einer Pumpe, einem Einspritzventil und einem sich stromaufwärts des Einspritzventils in der Reduktionsmitteleinspritzanlage befindlichen Drucksensor beschrieben. Das Verfahren umfasst unter Motorstartbedingungen: Deaktivieren der Pumpe und Öffnen des Einspritzventils. Das Verfahren umfasst weiterhin das Anzeigen einer Degradation des Sensors, wenn die Sensorausgabe während des Betriebs mit deaktivierter Pumpe und geöffnetem Einspritzventil von dem Abgasdruck abweicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Kraftfahrzeug-Schadstoffbegrenzung sowie Diagnosesysteme und Verfahren.
Hintergrund und Zusammenfassung
Systeme für die selektive katalytische Reduktion (SCR, kurz vom engl. Selective Catalytic Reduction) werden verwendet, um Kraftfahrzeugemissionen zu verringern. Solche Systeme geben dem auf einen Katalysator zu absorbierenden Abgasstrom aus einem Motor typischerweise ein gasförmiges oder flüssiges Reduktionsmittel, wie zum Beispiel Ammoniak oder Harnstoff, zu, wobei Reduktionsmittel mit Stickoxiden in dem Abgas reagiert und dabei Wasserdampf und Stickstoff bildet. Es wurden verschiedene Systeme entwickelt, um das Reduktionsmittel dem Abgas stromaufwärts des SCR zuzugeben. Viele Systeme verwenden mehrere in der Schadstoffbegrenzungsanlage befindliche Drucksensoren, um die Menge des dem Abgasstrom zugegebenen Reduktionsmittels zu messen.
Ein Ansatz zum Messen der Menge des dem Abgasstrom zugegebenen Reduktionsmittels ist in US 6,167,698 beschrieben. Das Reduktionsmittel wird dem Abgasstrom durch eine Abgasreinigungsanlage zugeführt. Das Verfahren ermittelt die dem Abgasstrom zugegebene Menge an Reduktionsmittel basierend auf der Druckdifferenz zwischen dem Abgasstrom und dem Reduktionsmittelzufuhrsystem.
Die vorliegenden Erfinder haben erkannt, dass es aus einer Vielzahl von Gründen, wie zum Beispiel der kaustischen Umgebung in der Abgasreinigungsanlage, zu einer Degradation eines oder mehrerer der Drucksensoren in der Abgasreinigungsanlage kommen kann.
Ein Ansatz, um auf wenigstens einige der vorstehenden Probleme einzugehen, umfasst ein Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Reduktionsmitteleinspritzanlage, die eine Pumpe, ein Einspritzventil und einen sich stromaufwärts des Einspritzventils in der Reduktionsmitteleinspritzanlage befindlichen Drucksensor aufweist. Das Verfahren kann unter Motorstartbedingungen umfassen: Deaktivieren der Pumpe und Öffnen des Einspritzventils; und Anzeigen einer Degradation des Sensors, wenn die Sensorausgabe während des Betriebs mit deaktivierter Pumpe und geöffnetem Einspritzventil von dem Abgasdruck abweicht. Insbesondere sollte unter solchen Bedingungen der Drucksensor mit dem Abgasdruck übereinstimmen, und eine Abweichung kann darauf hinweisen, dass die Messwerte des Sensors fehlerhaft sind.
Alternativ oder zusätzlich kann das Verfahren das Anpassen des Betätigens der Pumpe und/oder des Einspritzventils während des Motorbetriebs und der Reduktionsmitteleinspritzung umfassen, um Abweichungen zwischen dem Sensor- und dem Abgasdruck zu kompensieren, wodurch eine verbesserte Steuerung der Reduktionsmitteleinspritzung bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann Sensordrift erkannt und korrigiert werden. Wenn jedoch der Sensorfehler größer ist als ein Schwellwert, kann die Anlage dazu übergehen, das Betätigen der Pumpe und/oder des Reduktionsmitteleinspritzventils unabhängig von dem Drucksensor anzupassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Verbrennungsmotors und Steuersystems.
2 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer Schadstoffbegrenzungsanlage.
3, 4A und 4B zeigen beispielhafte Flussdiagramme beispielhafter Verfahren zum Steuern der Reduktionsmitteleinspritzung und Detektieren einer Degradation eines Drucksensors während Motorstartbedingungen.
Ausführliche Beschreibung der dargestellten Ausführungsformen
Unter Bezug nun auf 1 wird ein Direkteinspritzverbrennungsmotor 10 mit mehreren Brennräumen und gesteuert von dem elektronischen Motorsteuergerät 12 gezeigt. Der Motor kann in einem Beispiel ein Dieselmotor sein, der mit Diffusionsverbrennung arbeitet. In einem alternativen Beispiel kann jedoch ein Fremdzündungsmotor (nicht gezeigt) verwendet werden. Der Brennraum 30 des Motors 10 umfasst Brennraumwände 32 mit einem Kolben 36, der darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 40 verbunden ist. In einem Beispiel umfasst der Kolben 36 eine Aussparung oder Mulde (nicht gezeigt), um ausgewählte Schichtungs- oder Homogenisierungswerte von Luft- und Kraftstoffladungen zu bilden. Alternativ kann auch ein Flachkolben verwendet werden.
Der Brennraum 30 ist mit einem Ansaugkrümmer 44 und einem Abgaskrümmer 48 mittels eines Einlassventils 52 und eines Auslassventils 54 verbunden gezeigt. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 ist direkt mit dem Brennraum 30 verbunden gezeigt, um diesem flüssigen Kraftstoff proportional zu der Pulsbreite des Signals fpw, das von dem Steuergerät 12 mittels eines herkömmlichen elektronischen Treibers 68 empfangen wird, direkt in diesen zuzuführen. Der Kraftstoff wird einer Kraftstoffanlage (nicht gezeigt) zugeführt, die einen Kraftstofftank, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteilerrohr umfasst. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 10 mehrere Brennräume umfassen, von denen jeder über mehrere Einlass- und/oder Auslassventile verfügt.
Das Einlassventil 52 kann von einem Steuergerät 12 mittels eines elektrischen Ventilaktuators (EVA, kurz vom engl. Electric Valve Actuator) 51 gesteuert werden. Analog kann das Auslassventil 54 durch das Steuergerät 12 mittels des EVA 53 gesteuert werden. Unter einigen Bedingungen kann das Steuergerät 12 die Signale verändern, die den Aktuatoren 51 und 53 zur Verfügung gestellt werden, um das Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlass- und Auslassventile zu steuern. Die Stellung des Einlassventils 52 und des Auslassventils 54 kann jeweils anhand von Ventilstellungssensoren 55 und 57 ermittelt werden. In alternativen Ausführungsformen können eines oder mehrere der Einlass- und Auslassventile von einem oder mehreren Nocken betätigt werden und können eines oder mehrere der Systeme Nockenprofilumschalten (CPS, kurz vom engl. Cam Profile Switching), veränderliche Nockensteuerung (VCT, kurz vom engl. Variable Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung (VVT, kurz vom engl. Variable Valve Timing) und/oder veränderlicher Ventilhub (VVL, kurz vom engl. Variable Valve Lift) verwenden, um den Ventilbetrieb zu verändern. Zum Beispiel kann der Brennraum 30 alternativ ein Einlassventil, das mittels elektrischer Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil, das mittels Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuert wird, umfassen.
Der Ansaugkrümmer 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 umfassen. In diesem besonderen Beispiel kann die Stellung der Drosselklappe 64 von dem Steuergerät 12 mittels eines Signals verändert werden, das einem Elektromotor oder Aktuator zur Verfügung gestellt wird, der in der Drossel 62 enthalten ist, eine Konfiguration, die im Allgemeinen als elektronische Drosselsteuerung (ETC, kurz vom engl. Electronic Throttle Control) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 so betrieben werden, dass sie die Einlassluft, die dem Brennraum 30 unter weiteren Motorzylindern zugeführt wird, ändert. Die Stellung der Drosselklappe 64 kann dem Steuergerät 12 durch das Drosselstellungsignal TP (kurz vom engl. Throttle Position Signal) zur Verfügung gestellt werden. Der Ansaugkrümmer 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 und einen Krümmerluftdrucksensor 122 zum Liefern jeweiliger Signale MAF und MAP zu dem Steuergerät 12 umfassen.
Das Steuergerät 12 betätigt das Kraftstoffeinspritzventil 66, so dass eine gewünschte Kraftstoffeinspritzmenge vorgesehen wird. Weiterhin ist das Steuergerät 12 so konfiguriert, dass es das Kraftstoffeinspritzventil 66 aktiviert, so dass während eines Zyklus mehrere Kraftstoffeinspritzungen durchgeführt werden können. In einem Beispiel kann eine Common-Rail-Einspritzanlage verwendet werden.
Der Abgaskrümmersensor 126 ist mit einem Auslasskanal 48 stromaufwärts eines Katalysators 70 verbunden gezeigt. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Liefern eines Hinweises auf das Kraftstoff/Luft-Verhältnis im Abgas sein, wie zum Beispiel ein linearer Sauerstoffsensor oder universeller Abgassauerstoffsensor (UEGO, kurz vom engl. Universal or Wide-Range Exhaust Gas Oxygen), ein Zweizustandssauerstoffsensor oder EGO-(kurz vom engl. Exhaust Gas Oxygen), ein HEGO-(beheizter EGO), ein NOx-, ein Kohlenwasserstoff(HC)- oder Kohlenmonoxid(CO)-Sensor.
Der Katalysator 70 ist mit dem Abgaskrümmer 48 in Verbindung stehend gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Katalysator 70 ein Dieseloxidationskatalysator sein.
Der Katalysator 70 ist mit dem Abgaskrümmer 48 in Verbindung stehend gezeigt. In einigen Ausführungsformen kann der Katalysator 70 ein Dieseloxidationskatalysator, ein NOx-Filter, ein Dieselpartikelfilter (DPF) oder eine Kombination derselben sein. Eine Schadstoffbegrenzungsanlage 72 ist stromabwärts des Katalysators 70 gezeigt. Die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 kann eine Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 und eine Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76, die einen SCR-Katalysator umfassen kann, umfassen. Die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 ist mit Katalysator 70 in Verbindung stehend gezeigt. Die Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 kann einem Abgasstrom, der in die Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 einströmt, ein Reduktionsmittel zuführen. Die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 wird in 2 ausführlicher beschrieben.
Das Steuergerät 12 ist in 1 als ein herkömmlicher Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Input-/Output-Ports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführende Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem speziellen Beispiel als Festwertspeicherchip 106 gezeigt ist, einen Arbeitsspeicher 108, einen Dauerspeicher 110, und einen herkömmlicher Datenbus umfasst.
Das Steuergerät 12 wird gezeigt, wie es verschiedene Signale von mit dem Motor 10 verbundenen Sensoren zusätzlich zu den bereits erläuterten Signalen empfängt, einschließlich: Motorkühlmitteltemperatur (ECT, kurz vom engl. Engine Coolant Temperature) von einem Temperatursensor 112, der mit einem Kühlmantel 114 verbunden ist; ein Zündungsprofil-Aufnehmersignal (PIP, kurz vom engl. Profile Ignition Pickup) von einem Hallgeber 118, der mit der Kurbelwelle 40 verbunden ist und die Motordrehzahl (RPM) anzeigt; die Drosselstellung TP von einem Drosselstellungssensor 120; und das Signal für den Krümmerunterdruck (MAP, kurz vom engl. Manifold Pressure Signal) von einem Sensor 122. Das Signal für die Motordrehzahl RPM wird von Steuergerät 12 aus dem PIP-Signal auf herkömmliche Weise erzeugt, und das Signal für den Krümmerdruck MAP zeigt die Motorlast an. Das Steuergerät 12 ist so konfiguriert, dass es die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 steuert. Darüber hinaus kann die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 Rückmeldungen an das Steuergerät 12 senden.
Die Verbrennung in dem Motor 10 kann entsprechend den Betriebsbedingungen auf verschiedene Arten erfolgen. Während 1 einen Kompressionszündungsmotor darstellt, versteht sich, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen in einem beliebigen geeigneten Motor verwendet werden können, einschließlich aber nicht ausschließlich bei Diesel- und Benzin-Kompressionszündungsmotoren, Fremdzündungsmotoren, Direkteinspritz- oder Kanaleinspritzmotoren, etc. Darüber hinaus können verschiedene Kraftstoffe und/oder Kraftstoffgemische, wie zum Beispiel Benzin, Diesel, H₂, Ethanol, Methan und/oder Kombinationen derselben, verwendet werden.
2 zeigt ein Beispiel einer Schadstoffbegrenzungsanlage 72 des Motors 10 näher. Im Allgemeinen können die hierin beschriebenen Komponenten so arbeiten, dass sie der Abgasanlage 202 ein Reduktionsmittel zuführen. Insbesondere kann die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 der Abgasanlage 202 ein Reduktionsmittel von einer Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 zuführen. Die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 kann weiterhin ein Steuergerät 12 umfassen, das so konfiguriert ist, dass es die selektive Zufuhr des gespeicherten Reduktionsmittels zu der Abgasanlage steuert. Die Pumpe 75 ist fluidisch an die Reduktionsmittelspeichervorrichtung und das Reduktionsmitteleinspritzventil 79 angeschlossen. Die Pumpe 75 bewegt das Reduktionsmittel von einem niedrigeren Druck in der Reduktionsmittelspeichervorrichtung zu einem höheren Druck in der Reduktionsmittelleitung 78. In dieser Ausführungsform ist die Pumpe 75 eine elektronisch gesteuerte Saugpumpe, die in der Speichervorrichtung angeordnet sein kann. In alternativen Ausführungsformen kann die Pumpe mechanisch gesteuert werden.
Das Reduktionsmitteleinspritzventil wird verwendet, um die Menge des Reduktionsmittels, das der Abgasanlage 202 von der Schadstoffbegrenzungsanlage zugeführt wird, anzupassen. Der Drucksensor 77 misst die Höhe des Drucks in der Leitung 78. Der Sensor 77 ist mit dem Steuergerät 12 verbunden. Der Drucksensor 80 misst den Druck des Abgases in der Abgasanlage 202 und ist elektronisch mit dem Steuergerät 12 verbunden. In einigen Ausführungsformen kann der Drucksensor 80 entfernt werden und der Druck in dem Abgasstrom kann basierend auf verschiedenen Betriebsbedingungen, Umgebungsdruck, etc., geschätzt werden. Der Umgebungsdruck kann durch einen Krümmerdrucksensor vor der Motordrehung ermittelt werden und/oder basierend auf den Betriebsbedingungen des Motors geschätzt werden.
Die Reduktionsmittelspeichervorrichtung 74 kann eine an Bord befindliche Speichervorrichtung zum Speichern eines Reduktionsmittels (z. B. Harnstoff oder Kohlenwasserstoffe), das in der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 verwendet wird, sein. Insbesondere kann die Reduktionsmittelspeichervorrichtung eine wässrige Harnstofflösung speichern, die zum Beispiel von einem Fahrzeugbediener zugeführt wird, obwohl verschiedene andere Reduktionsmittel verwendet werden können, wie zum Beispiel Kohlenwasserstoffe.
Bei einigen Motorbetriebsbedingungen kann der Abgasanlage 202 Reduktionsmittel von der Speichervorrichtung 74 zugeführt werden. Dem entsprechend kann das Steuergerät bei Detektion solcher Bedingungen die Schadstoffbegrenzungsanlage 72 veranlassen, eine Menge an Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelspeichervorrichtung freizusetzen, um, wie in 3 beispielhaft beschrieben ist, NOx, das aus der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 austritt, wesentlich zu verringern. Somit kann Reduktionsmittel aus der Reduktionsmittelspeichervorrichtung in der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung 76 absorbiert werden, um NOx in dem Abgasstrom zu reduzieren. In alternativen Ausführungsformen kann eine andere Art von Reduktionsmittel verwendet werden, um die Temperatur in dem Abgasstrom zu erhöhen, was die DPF-Regeneration in dem Beispiel unterstützt, in dem ein DPF stromabwärts der Vorrichtung 76 positioniert sein kann.
Darüber hinaus kann unter bestimmten Bedingungen die Zusammensetzung von Harnstoff und Wasser in mehreren Phasen schwanken. Zum Beispiel kann sich eine Menge Harnstoff verfestigen, während sich eine entsprechende Menge Wasser nicht verfestigt. Somit kann die Zusammensetzung der flüssigen Harnstofflösung verändert werden, um die NOx-Reduktion zu fördern. Dem entsprechend kann es wünschenswert sein, einen Konzentrationssensor zu integrieren. Alternativ oder zusätzlich kann die Reduktionsmitteispeichervorrichtung 74 einen Temperatursensor umfassen, so dass die Rückmeldungen des Temperatursensors verwendet werden können, um eine Konzentration von Harnstoff in der Harnstofflösung zu ermitteln.
Unter Bezug nun auf 3 wird ein Verfahren gezeigt, das verwendet wird, um die Schadstoffbegrenzungsanlage während des normalen Motorbetriebs zu steuern, wobei Reduktionsmittel zugegeben wird, um NOx in der Vorrichtung 76 zu reduzieren. Das Verfahren kann wie gezeigt ein geregeltes Steuersystem verwenden, obwohl auch eine rückführungslose Steuerung für den Reduktionsmitteleinspritzdruck verwendet werden kann. Das rückführungslose Steuersystem kann das Einspritzventil betätigen und/oder die Pumpe anpassen, um eine gewünschte Menge an Reduktionsmittel basierend auf vorbestimmten Beziehungen zwischen Pumpenspannung und Pumpendruck und auch basierend auf vorbestimmten Beziehungen zwischen Einspritzdruck, Einspritzventilpulsbreite und Einspritzmenge einzuspritzen. Die rückführungslose Steuerung der Pumpe und/oder der Einspritzventile kann zum Beispiel unabhängig von den Rückmeldungen der Drucksensoren 77 und/oder 80 sein.
Fortfahrend mit 3 werden bei 310 die Betriebsbedingungen ermittelt. Diese Betriebsbedingungen können Abgasdruck, Reagenzmitteldruck, Kurbelwinkel, Motortemperatur, Abgastemperatur, Abgaszusammensetzung und Drosselstellung umfassen.
Die Routine geht dann weiter zu 312, wo die gewünschte Menge an Reduktionsmittel, die benötigt wird, um die Emissionen zu verringern, berechnet wird. Diese Berechnung kann in dem Steuergerät 12 basierend auf Betriebsbedingungen, einschließlich Temperatur des Katalysators, Reduktionsmitteleinspritzdruck, Motordrehzahl, Motorlast, Kraftstoff/Luft-Verhältnis im Abgas, NOx-Emissionen, etc., erfolgen.
Die Routine geht dann weiter zu 314, wo die Reduktionsmittelpumpe angepasst werden kann und das Reduktionsmitteleinspritzventil betätigt wird. Das Betätigen des Einspritzventils und das Anpassen der Pumpe können basierend auf Rückmeldungen von dem Drucksensor 77 erfolgen. Der Sensor kann zusammen mit dem Abgasdruck (der gemessen oder basierend auf Motorbetriebsbedingungen, wie zum Beispiel Motorströmung, Krümmerdruck vor Motorbetrieb, etc., geschätzt werden kann) verwendet werden, um die Druckdifferenz zwischen dem Reagenzmitteldruck und dem Abgasdruck anzuzeigen. Diese Rückmeldungen können verwendet werden, um das Betätigen der Pumpe und/oder des Einspritzventils anzupassen, so dass die gewünschte Menge des Reagenzmittels, das dem Abgasstrom hinzugefügt wird, bereitgestellt wird. Auf diese Weise kann eine geregelte Steuerung der Reduktionsmittelpumpe und des Einspritzventils verwendet werden. 4 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zum Ermitteln, ob der Reagenzmitteldrucksensor 77 eine Degradation aufweist. Wenn festgestellt wird, dass es zu einer Degradation des Drucksensors gekommen ist, können korrigierende Maßnahmen verwendet werden, um die exakte Steuerung der Menge an Reduktionsmittel, die der Abgasanlage zugeführt wird, zu erleichtern. Zum Beispiel können die Pumpe und/oder das Reduktionsmitteleinspritzventil in einem rückführungslosen Modus betrieben werden, wobei man davon ausgeht, dass die Pumpenspannung einen festgelegten Druck erzeugt. Als weiteres Beispiel kann die Anlage Fehler in dem Sensor erkennen und die Messwerte des Sensors korrigieren, so dass eine exakte geregelte Steuerung unter Verwendung der korrigierten Messwerte des Sensors durchgeführt werden kann.
In einigen Ausführungsformen kann das in 4 beschrieben Diagnoseverfahren während ,Schlüssel-Ein', aber noch vor dem Motorstart ausgeführt werden. In alternativen Ausführungsformen kann der Prozess im Betrieb vor dem Hochlaufen des Motors oder bevor der Motor warm ist, ausgeführt werden.
Bei 410 werden verschiedene Betriebsbedingungen ermittelt. Verschiedene Betriebsbedingungen werden von verschiedenen Sensoren in dem Motor erfasst, wie zum Beispiel einem Ventilstellungssensor 55, einem Drucksensor 77, einem Schlüsselstellungssensor (nicht gezeigt), einem Drosselstellungssensor 120 und einem Drucksensor 80. Diese verschiedenen Sensoren sind elektronisch mit dem Steuergerät 12 verbunden, das die Daten verarbeitet, die von den Sensoren erfasst werden. Die Betriebsbedingungen können auch Abgasdruck, Abgastemperatur, Reagenzmitteldruck, Reagenzmitteltemperatur, Motortemperatur, Drosselstellung, Motordrehzahl, Kraftstoff/Luft-Verhältnis, Schlüsselstellung, Krümmerluftdruck und Kurbelwinkel umfassen. In einer Ausführungsform kann die Anlage den Umgebungsdruck bei „Schlüssel Ein" vor dem Motorbetrieb ermitteln, indem sie die ursprüngliche Ausgabe des Krümmerdrucksensors liest. Auf diese Weise kann eine genauere Schätzung des Abgasdrucks erhalten werden, insbesondere des Abgasdrucks vor dem Motorbetrieb, da dieser im Wesentlichen gleich dem Umgebungs-(und Ansaugkrümmer-)druck ist. Alternativ kann der Abgasdruck von Sensor 80 erfasst werden, falls dieser vorhanden ist.
Wenn bei 412 ermittelt wird, dass die Zündung noch nicht eingeleitet wurde, geht die Routine zurück zum Anfang. Wenn die Zündung jedoch eingeleitet wurde, geht die Routine dann weiter zu 414, wo das Einspritzventil 79 geöffnet wird und die Reagenzmittelpumpe 75 deaktiviert wird. Der Betrieb der Einspritzventile kann von dem Steuergerät 12 eingeleitet werden, das elektronisch mit der Reagenzmittelpumpe 75 und dem Einspritzventil 79 verbunden ist.
Die Routine geht dann weiter zu 416, wo ein Zeitgeber gestartet wird. In dieser Ausführungsform kann der Zeitgeber ein einfaches Programm sein, das Zeit misst und das in dem Steuergerät initiiert wird. In alternativen Ausführungsformen kann der Zeitgeber einen eigenen Schaltkreis umfassen, in dem Zeit gemessen wird. Der Zeitgeber wird initiiert, um die Dauer der Zeit zu messen, die die Einspritzventile offen sind, um eine exakte Messung des Reagenzmitteldrucks, welcher im Wesentlichen gleich dem Abgasdruck ist, zu erleichtern.
Die Routine geht dann weiter zu 418, wo der Abgasdruck ermittelt wird. Der Abgasdruck kann auf eine Reihe von verschiedenen Weisen mittels des Steuergeräts ermittelt werden. Der Abgasdruck kann mittels des Drucksensors 80 ermittelt werden, welcher elektronisch mit dem Steuergerät verbunden ist. In einer alternativen Ausführungsform kann der Drucksensor 80 entfernt werden und der Abgasdruck kann von dem Steuergerät modelliert werden. Das Modell des Steuergeräts kann Variablen wie zum Beispiel Abgastemperatur, DPF-Temperatur, Kurbelwinkel, Einlassdruck oder Drosselstellung mit dem Abgasdruck korrelieren. Die Routine geht dann weiter zu 420, wo der Abgasdruck in einer beliebigen der verschiedenen Speichervorrichtungen innerhalb des Steuergeräts, wie zum Beispiel RAM oder ROM, gespeichert wird.
Die Routine geht dann weiter zu 422, wo die Differenz zwischen dem Abgasdruck und dem Reagenzmitteldruck berechnet wird, die einen Fehler in dem Drucksensor 75 anzeigen kann.
Die Routine geht weiter zu 424, wo der Computerfehler gespeichert wird. Der Fehler kann in einer beliebigen der verschiedenen Speichervorrichtungen, die sich in dem Steuergerät befinden, wie zum Beispiel dem RAM oder ROM, gespeichert werden.
Die Routine geht dann weiter zu 426, wo ermittelt wird, ob der Fehler einen ersten Schwellwert übersteigt oder nicht. Der erste Schwellwert kann in dem Steuergerät voreingestellt werden. Alternativ kann der erste Schwellwert durch eine Lookup-Tabelle ermittelt werden, die spezifische Schwellwerte mit der verstrichenen Zeit korreliert. Wenn der absolute Wert des Fehlers einige Zeit größer ist als der erste Schwellwert, geht die Routine weiter zu 427.
Bei 427 zeigt die Routine an, dass es zu einer Degradation von Sensor 77 gekommen ist, und nimmt eine Fehlerbehebung vor. Die Fehlerbehebung kann, wie bei 430 gezeigt, das Anpassen einer Abweichung von Sensor 77 um den vorher berechneten Fehler und das Fortsetzen der Regelung der Reagenzmittelpumpe umfassen. Das Anpassen einer Abweichung von Sensor 77 modifiziert die Menge an Reduktionsmittel, die das geregelte Steuersystem während des normalen Motorbetriebs zugibt. Alternativ kann die Fehlerbehebung, wenn der Sensor vollständig funktionsunfähig ist, was durch einen Fehler angezeigt werden kann, der größer ist als ein zweiter Schwellwert, das Betreiben der Reagenzmittelpumpe in einem rückführungslosen Modus umfassen. Die Fehlerbehebung kann weiterhin das Setzen eines Diagnosecodes in dem Steuergerät 12 umfassen, der darauf hinweist, dass der Sensor 77 eine Degradation aufweist. Die Routine geht dann weiter zu 430.
Bei 430 werden die Einspritzventile geschlossen, die Pumpe 75 wird aktiviert und die geregelte Drucksteuerung wird aktiviert, wobei ein modifiziertes Signal von Sensor 77 verwendet wird, um den Sensorfehler zu berücksichtigen. Die geregelte Drucksteuerung wird verwendet, um die Schadstoffanlage zu steuern, wenn der Motor in Betrieb ist, und Reduktionsmittel wird eingespritzt, um mit dem NOx zu reagieren, das während der Verbrennung gebildet wird.
Fortfahrend bei 4 geht die Routine, wenn der absolute Wert des Fehlers niedriger ist als ein Schwellwert, weiter zu 428, wo ermittelt wird, ob der Zeitgeber einen maximalen Zeitgeberwert überschritten hat. Der maximale Zeitgeberwert kann vorbestimmt werden. Alternativ kann der maximale Zeitgeberwert bei jeder Wiederholung von dem Steuergerät ermittelt werden.
Wenn der Zeitgeber den maximalen Zeitgeberwert überschritten hat, geht die Routine weiter zu 430, wo die Einspritzventile geschlossen werden, die Pumpe aktiviert wird und die geregelte Drucksteuerung aktiviert wird. Nach Schritt 430 geht die Routine zurück zum Start.
Wenn aber der Zeitgeber den maximalen Zeitgeberwert nicht überschritten hat, geht die Routine weiter zu 418, wo der Abgasdruck erneut ermittelt wird.
Zu beachten ist, dass die hierin enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motoren- und/oder Fahrzeugsystem-Konfigurationen verwendet werden können. Die hierin beschriebenen spezifischen Routinen können eine oder mehrere einer Reihe von Verarbeitungsstrategien darstellen, beispielsweise ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen. Daher können verschiedene gezeigte Arbeitsgänge, Schritte oder Funktionen in der gezeigten Abfolge oder parallel ausgeführt oder in manchen Fällen ausgelassen werden. Analog ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht unbedingt erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hierin beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu verwirklichen, wird aber zur besseren Veranschaulichung und Beschreibung vorgesehen. Einer oder mehrere der gezeigten Arbeitsgänge oder Funktionen können abhängig von der jeweils eingesetzten Strategie wiederholt ausgeführt werden. Weiterhin können die beschriebenen Arbeitsgänge einen in das maschinenlesbare Speichermedium in dem Motorsteuersystem einzuprogrammierenden Code graphisch darstellen.
Es versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungen nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da zahlreiche Abänderungen möglich sind. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hierin offenbart werden.
Die folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können auf „ein" Element oder „ein erstes" Element oder eine Entsprechung desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6167698 [0003]

Claims

Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Reduktionsmitteleinspritzanlage mit einer Pumpe, einem Einspritzventil und einem sich stromaufwärts des Einspritzventils in der Reduktionsmitteleinspritzanlage befindlichen Drucksensor, wobei das Verfahren umfasst: unter Motorstartbedingungen: Deaktivieren der Pumpe; Öffnen des Einspritzventils; Anzeigen einer Degradation des Sensors, wenn die Sensorausgabe während des Betriebs mit deaktivierter Pumpe und geöffnetem Einspritzventil von dem Abgasdruck abweicht.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während ,Schlüssel Ein' und vor Motordrehung beim Start die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor der Motorverbrennung beim Motorstart die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Hochlaufen des Motors die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei vor dem Betrieb bei aufgewärmtem Motor die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorbestimmte Zeit die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird und dann das Einspritzventil geschlossen wird, so dass die Pumpe aktiviert werden kann, um gespeicherten Harnstoff für den Motorbetrieb mit Druck zu beaufschlagen.
Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin das Speichern von Harnstoff in einem Speicherelement der Reduktionsmitteleinspritzanlage umfasst, wobei der Abgasdruck basierend auf einem Krümmerdrucksensor vor der Motordrehung geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, welches weiterhin das Speichern von Harnstoff in einem Speicherelement der Reduktionsmitteleinspritzanlage umfasst, wobei der Abgasdruck von einem Sensor in einer Abgasanlage des Motors gemessen wird.
Verfahren zum Steuern des Betriebs einer Reduktionsmitteleinspritzanlage mit einer Pumpe, einem Einspritzventil und einem sich stromaufwärts des Einspritzventils in der Reduktionsmitteleinspritzanlage befindlichen Drucksensor, wobei das Verfahren umfasst: unter Motorstartbedingungen: Deaktivieren der Pumpe; Öffnen des Einspritzventils; und Speichern einer Differenz zwischen Sensor- und Abgasdruck während des Betriebs mit deaktivierter Pumpe und geöffnetem Einspritzventil; und während des Motorbetriebs Anpassen des Betätigens von mindestens einem von: Pumpe und Einspritzventil, um dem Motorabgas stromaufwärts eines SCR-Katalysators Harnstoff zuzuführen, wobei das Anpassen eine Reaktion auf die Differenz ist.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei während „Schlüssel Ein" und vor der Motordrehung bei Start die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor der Motorverbrennung beim Motorstart die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Hochlaufen des Motors die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird, wobei Einspritzventilbetätigung basierend auf der Differenz angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Betrieb mit aufgewärmtem Motor die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird, wobei das Betätigen der Pumpe basierend auf der Differenz angepasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine vorbestimmte Zeit die Pumpe deaktiviert und das Einspritzventil geöffnet wird und dann das Einspritzventil geschlossen wird, so dass die Pumpe aktiviert werden kann, um gespeicherten Harnstoff für den Motorbetrieb mit Druck zu beaufschlagen.
Verfahren nach Anspruch 9, das weiterhin das Anzeigen einer Degradation des Sensors basierend auf der Differenz umfasst.
Anlage für einen Motor, wobei der Motor ein Abgas aufweist, umfassend: eine Harnstoffzufuhranlage mit einer Speichereinrichtung, einer Pumpe, einem Einspritzventil und einem sich stromaufwärts des Einspritzventils befindlichen Drucksensor, wobei das Einspritzventil in dem Motorabgas angeschlossen ist: einen SCR-Katalysator, der in dem Abgas stromabwärts des Einspritzventils angeschlossen ist; ein Steuergerät, um vor dem Motorbetrieb die Pumpe zu deaktivieren und das Einspritzventil zu öffnen; und eine Differenz zwischen dem Drucksensor und dem Abgasdruck während des Betriebs mit deaktivierter Pumpe und geöffnetem Einspritzventil zu speichern; und das Einspritzventil zu schließen, wobei das Steuergerät darüber hinaus während des Motorbetriebs mindestens das Betätigen von einem von: Pumpe oder Einspritzventil anpasst, um dem Motorabgas stromaufwärts des SCR-Katalysators Harnstoff zuzuführen, wobei das Anpassen eine Reaktion auf die Differenz ist, wobei das Steuergerät weiterhin eine Degradation des Sensors basierend auf der Differenz anzeigt.
Anlage nach Anspruch 16, wobei das Steuergerät während des Motorbetriebs das Betätigen von Pumpe oder Einspritzventil als Reaktion auf den Drucksensor anpasst.
Anlage nach Anspruch 17, wobei das Steuergerät einen Diagnosecode basierend auf der Differenz festlegt.