CN115977774A - 用于对内燃机的温度传感器进行合理性检查的方法和装置 - Google Patents

用于对内燃机的温度传感器进行合理性检查的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于特别是在排气系统中对内燃机的温度传感器（61）进行合理性检查的方法，其中，根据开启授权对温度传感器（61）进行合理性检查，其中，借助温度传感器（61）连续地求出当前的温度（Tmon），其中，借助温度模型（M61）求出在温度传感器（61）的地点处的模型化的温度（Tsim），其中，根据模型化的温度（Tsim）求出模型化的热量（wTrg），其中，根据所求出的热量（wTrg）启动对温度传感器（61）的合理性检查，其特征在于，根据所求出的和模型化的温度（Tmon、Tsim）求出热量差（wdiff）并且根据热量差（wdiff）执行对温度传感器（61）的合理性检查。

Description

用于对内燃机的温度传感器进行合理性检查的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于对内燃机的温度传感器进行合理性检查的方法和装置。
背景技术
优选在排气系中的温度传感器是重要的部件，用于调节和监控排气部件和发动机部件的运行。用于使用和影响温度传感器的一个重要的例子是，驱控在用于还原废气中的氮氧化物的SCR催化器之前的AdBlue计量阀。驱控计量阀并且将还原剂释放和计量给入到SCR催化器中，强烈地取决于废气的和部件的温度。为了尽可能最佳地转换还原剂并且避免排气系中还原剂结晶，低于特定的温度阈值时应当不再计量给入还原剂。
为了控制和调节这些和进一步的废气后处理过程，前提是无故障地能正常运行的温度传感器。故障的温度传感器对排气部件的功能以及因此对车辆排放有重大影响并且因此必须及时加以识别。
在机动车处的胡乱使用或改变也可能涉及到温度传感器。温度传感器在排气系中的操作经常可以无需高耗费地实现，例如机械地通过装入间隔套筒，以便这样来减小传感器的插入深度，使得温度传感器测量较低的温度。传感器信号由于施加附加的电阻或者通过将人工值（例如常量值）施加给传感器信号的方法而受到负面影响的场景也是可能实现的。同样应当尽可能快地识别和显示温度传感器值的这种改变。
DE 10 2013 221 598 A1涉及一种用于监控用汽油运行的内燃机的排气通道中的颗粒过滤器的方法。按照本发明规定，确定在颗粒过滤器之前的第一废气温度和颗粒过滤器之后的第二废气温度并且由第一和第二废气温度之间的差或者由第一和第二废气温度的不同的时间变化曲线推断出颗粒过滤器的存在和/或正确运行。所述方法基于对颗粒过滤器的热质量的影响的探测或者其在颗粒过滤器中沉积的碳黑颗粒物燃烧殆尽时对废气的温度的影响。在颗粒过滤器之前和之后的温度变化曲线由此表明了表征性的差异。若没有出现这些情形，那么移除颗粒过滤器并且例如用管段取代，该管段的热质量要比颗粒过滤器的热质量小得多。
发明内容
本发明涉及一种用于特别是在排气系统中对内燃机的温度传感器进行合理性检查的方法，其中，根据开启（Freigabe）授权对温度传感器进行合理性检查，其中，借助温度传感器连续地求出当前的温度，其中，借助温度模型求出在温度传感器的地点处的模型化的温度，其中，根据模型化的温度求出模型化的热量，其中，根据所求出的热量开始对温度传感器的合理性检查，其特征在于，根据所求出的和模型化的温度求出热量差并且根据热量差执行对温度传感器的合理性检查。
所述方法具有的特别的优点是，可以连续地随着温度模型的开启执行对温度传感器的合理性检查或监控。所述方法还极为鲁棒，因为可以连续地评估分析信号范围，从而甚至可以识别有待进行合理性检查的温度传感器的故障或操作。
在所述方法的一种实施方案中规定，当所求出的热量超过能预定的热量时，开始对温度传感器的合理性检查。
将热量用作用于开始对温度传感器的合理性检查的标准是本发明的一种鲁棒的和可靠的设计方案。
此外，可以求出关于能预定的时间、优选关于积分下限和积分上限的模型化的热量，其中，积分下限对应一个时间点，在该时间点处控制器授权开启对温度传感器的合理性检查。
在一种特别有利的设计方案中，当所求出的热量差的值超过能预定的阈值时，温度传感器就被识别为发生故障。
对所求出的热量差的值相对能预定的阈值的评估分析是本发明的一种特别鲁棒的设计方案。
备选可以通过多个行驶周期和/或通过多次对温度传感器的合理性检查的开启求出温度传感器的合理性。
特别有利的是，通过多个行驶周期和/或合理性检查的开启来执行合理性检查，因为可以进一步提高所述方法的鲁棒性。
在另一种实施方案中，可以根据一个或多个布置在所述温度传感器上游的温度传感器求出用于求出在所述温度传感器的地点处的温度的温度模型。
基于其它在系统中安装在上游的温度传感器求出温度模型是有利的，因为可以提高温度模型的精度。此外，可以节省资源地在控制器上求出温度模型。
还有利的是，当所求出的模型温度在能预定的时间内处在阈值带内时，授权开启用于对温度传感器进行合理性检查的方法。
这是有利的，因为存在温度范围，在这些温度范围内可以特别鲁棒地执行合理性检查。
此外，优选当废气质量流量在能预定的时间内超过能预定的阈值时，可以根据废气质量流量授权开启。
在一种特别的设计方案中，借助将故障的温度传感器模型化的第二温度模型求出模型化的故障温度，其中，由模型化的故障温度求出故障热量，其中，由在模型化的热量和故障热量之间的差求出预期的热量差，其中，当预期的热量差超过能预定的阈值时，开始对温度传感器的合理性检查。
特别有利的是，当预期的热量差超过能预定的阈值时，开始对温度传感器的合理性检查，因为因此存在一种运行状态，在该运行状态中可以特别鲁棒地评估分析在模型化的温度值和所求出的温度之间的偏差。
在另一些方面中，本发明涉及一种装置、特别是一种控制器和一种计算机程序，它们设置、特别是被编程用于实施所述方法之一。在再另一个方面中，本发明涉及一种能机读的存储介质，其上储存有计算机程序。
附图说明
图1是SCR催化器系统的一种示例性的设计方案的示意图，该SCR催化器系统适用于执行按本发明的方法，并且
图2是按本发明的合理性检查方法的一种示例性设计方案的示意性的流程图。
具体实施方式
图1在示意图中示出了SCR催化器系统的示例性的结构，该SCR催化器系统适用于执行按本发明的合理性检查方法。示出了未详细示出的内燃机的排气系，内燃机沿箭头方向被废气穿流。废气后处理系统包括柴油氧化催化器（DOC）10。紧随其后的是柴油颗粒过滤器（DPF）20。此外，SCR催化器（SCR）30作为SCR催化器装置处在下游。在柴油氧化催化器（DOC）10的上游、特别是在柴油氧化催化器（DOC）10的输入端处布置有温度传感器60。在柴油颗粒过滤器（DPF）20下游和SCR催化器装置30的上游有温度传感器62、第一NOx传感器49和用于计量给入液态的或气态的还原剂溶液的计量部位50。计量部位50可以涉及到常见的计量装置，例如计量阀或注射器。第二NOx传感器63处在SCR催化器装置30的下游。按本发明的方法用于对温度传感器61进行合理性检查，其中，所述方法能没有限制地套用于其它温度传感器。
此外，可以由没有进一步示出的传感器、例如进气段中的热膜空气质量传感器求出废气质量流量dmexh。
此外，还将发动机参量、如用于燃烧的喷射量qinj提供给控制器100。
在图2中示出了用于对内燃机的温度传感器61进行合理性检查的方法的示例性的流程。所提出的方法用于连续地监控温度传感器61，但可以在没有高耗费的情况下套用于安装在系统中的其它温度传感器。此外，所述方法使得能伴随在一个行驶周期内的多重监控结果连续监控温度传感器61。通过按本发明的方法还提高了温度传感器监控的精度，因而对温度传感器的轻微的篡改攻击已经能被探测到。
在控制器100上储存有温度模型M61，该温度模型将有待进行合理性检查的温度传感器61的地点处的温度Tsim模型化。
可以将例如质量流量、体积流量、内燃机的温度或内燃机的进气和废气的温度、优选在有待进行合理性检查的温度传感器的上游求出的温度，用作温度模型M61的输入信号。
在一种特别有利的实施例中，使用温度传感器60的基于传感器的温度T60作为温度模型M61的输入参量。温度传感器60在此布置在系统中有待进行合理性检查的温度传感器61的上游。
在第一步骤200中检查所述方法的开启条件。当针对所使用的用于求出模型化的温度Tsim的温度模型M61存在足够的品质时，授权开启用于对温度传感器61进行合理性检查的方法。
例如在内燃机的动态的、准静态的以及静态的状态下存在温度模型M61的足够的品质。
相反，当存在异常的运行状态，所述异常的运行状态例如提供到排气系统中的特别大的温度输入时，则能够不授权开启。这例如是诸如柴油颗粒过滤器再生的运行状态，或者在排气系统中执行构件的发动机内部的加热过程的运行状态。
内燃机的不将温度或热能带入到系统中的较长的停机阶段或者启停阶段也是基于模型不精确性而不授权开启所述方法的运行状态。
当在能预定的温度带中、优选在能预定的持续时间内求出通过控制器100求出的模型温度TSim时，可能存在备选的或附加的开启标准。
尤其针对这样的运行条件进行所述开启，在所述运行条件中，可以特别良好地识别到错误图像，如发生故障的或经操作的温度传感器。
有利的是这样一些运行模式，在这些运行模式中，能特别良好地区分有待进行合理性检查的温度传感器的模型化的温度与温度传感器61的温度传感器数据的区别。
在另一种备选的实施方式中，可以根据内燃机的废气质量流量dmexh授权开启。在此，可以优选在能预定的时间范围内通过控制器100求出废气质量流量dmexh并且当在能预定的持续时间内超过了能预定的阈值时，授权开启。
在步骤210中，在授权开启之后，连续地借助温度模型M61求出模型化的温度Tsim并且将其储存在控制器100中。
除了模型化的温度Tsim外，同样连续地由控制器100接收和储存温度传感器61的当前的温度Tmon。
紧接着在步骤220中继续所述方法。
在步骤220中，借助在步骤210中求出的模型化的温度Tsim通过控制器100求出在有待进行合理性检查的温度传感器61的地点处的模型化的热量wTrg。这特别有利，因为所述方法伴随充分带入到所述系统中的热能实现了对温度传感器61的鲁棒的合理性检查。
模型化的热量wTrg在此可以通过下列积分求出：
，
wTrg是热量，Tsim是通过温度模型M61的模型化的温度，cp,exh是比热容并且dmexh是废气质量流量。
在此连续地求出模型化的热量wTrg并且将其与能预定的热量相比较。
若由模型化的温度Tsim求出的热量wTrg超过了能预定的热量，那么在步骤230中继续所述方法。在时间点t0上计算所述积分，在该时间点上从步骤200起授权所述开启。
在一种备选的设计方案中，可以求出关于能预定的持续时间或关于能预定的积分下限和积分上限的模型化的热量wTrg。在此，积分的评估分析优选通过积分下限t0至能预定的积分上限进行。积分下限t0在此对应这样的时间点，在该时间点处在步骤200中授权开启。紧接着在步骤230中继续所述方法。
在另一种备选方案中也可以通过控制器100求出预期的热量差wTrg,est。为此，借助将故障的温度传感器模型化的第二温度模型M2求出故障温度Tdef。除了已经模型化的热量wTrg外，类似地求出了故障的热量wdef。紧接着求出预期的热量差wTrg,est作为在模型化的热量wTrg和故障的热量wdef之间的差。
若预期的热量差wTrg,est超过了能预定的阈值STrg,est，那么在步骤230中继续所述方法。
在另一种设计方案中，求出在模型化的温度Tsim和故障温度Tdef之间的差DTrg。优选连续地执行这种求出。
若所求出的差DTrg超过了能预定的温度阈值TTrg，那么在步骤230中继续所述方法。
在步骤230中，紧接着通过下列积分由从所述开启起求出的温度Tmon和模型化的温度Tsim如下连续地求出热量差wdiff：
，
wdiff是热量差，Tmon是借助温度传感器61测得的温度，Tsim是通过温度模型M61的模型化的温度，cp,exh是比热容，dmexh是废气质量流量，t0是积分下限并且tn是积分上限。
在能正常运行的、未经操作的温度传感器61中，在评估分析时间点上热量差wdiff的值预计围绕值零。可能由于模型不精确而产生小的偏差。
若涉及到故障的或胡乱改变的温度传感器61，那么通过所测得的温度值和模型温度值的偏差产生了明显偏离值零的热量差。
若热量差wdiff的值超过了能预定的第二阈值S2，那么温度传感器61就被识别为发生故障。
备选可以通过能预定的下阈值和上阈值评估分析热量差wdiff。
在一种备选的设计方案中，可以通过多个行驶周期和/或通过多次合理性检查的开启来评估分析热量差wdiff。
为此，将从单个行驶周期或开启得出的评估分析作为中间值或中间结果进行储存并且可以紧接着进行评估分析。

Claims (12)

1.用于特别是在排气系统中对内燃机的温度传感器（61）进行合理性检查的方法，其中，根据开启授权对温度传感器（61）进行合理性检查，其中，借助温度传感器（61）连续地求出当前的温度（Tmon），
其中，借助温度模型（M61）求出在温度传感器（61）的地点处的模型化的温度（Tsim），
其中，根据模型化的温度（Tsim）求出模型化的热量（wTrg），
其中，根据所求出的热量（wTrg）开始对温度传感器（61）的合理性检查，
其特征在于，根据所求出的和模型化的温度（Tmon、Tsim）求出热量差（wdiff）并且根据热量差（wdiff）执行对温度传感器（61）的合理性检查。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当所求出的热量（wTrg）超过了能预定的热量（）时，开始对所述温度传感器（61）的合理性检查。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，求出关于能预定的时间、优选关于积分下限和积分上限（t0；tn）的模型化的热量（wtrg），其中，积分下限（t0）对应这样的时间点，在所述时间点上，控制器（100）授权开启对所述温度传感器（61）的合理性检查。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当所求出的热量差（wdiff）的值超过能预定的阈值（）时，所述温度传感器（61）就被识别为发生故障。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，通过多个行驶周期和/或通过多次对所述温度传感器（61）的合理性检查的开启求出所述温度传感器（61）的合理性。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，根据一个或多个布置在所述温度传感器（61）上游的温度传感器求出用于求出在所述温度传感器（61）的地点处的温度（Tsim）的所述温度模型（M61）。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，当所述模型化的温度（TSim）在能预定的时间内处在阈值带内时，授权开启用于对所述温度传感器（61）进行合理性检查的方法。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，优选当废气质量流量（dmexh）在能预定的时间内超过能预定的阈值（）时，根据废气质量流量（dmexh）授权所述开启。
9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
其中，借助将故障的温度传感器模型化的第二温度模型（M2）求出模型化的故障温度（Tdef），
其中，由模型化的故障温度（Tdef）求出故障热量（wdef），
其中，由在模型化的热量（wTrg）和故障热量（wdef）之间的差求出预期的热量差（wTrg,est），
其中，当预期的热量差（wTrg,est）超过能预定的阈值（STrg,est）时，开始对所述温度传感器（61）的合理性检查。
10.计算机程序，其设置用于，执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
11.能机读的存储介质，其上储存有按照权利要求10所述的计算机程序。
12.电子的控制器，其设置用于，执行按照权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
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