DE10145863A1

DE10145863A1 - Verfahren/Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksignals

Info

Publication number: DE10145863A1
Application number: DE10145863A
Authority: DE
Inventors: Achim Haas; Holger Plote; Andreas Krautter; Michael Walter; Juergen Sojka
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-04-03
Also published as: FR2829799A1; FR2829799B1; ITMI20021966A1; JP2003193827A

Abstract

Es werden eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Drucksignals, das die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausgang eines Abgasnachbehandlungssystems charakterisiert, beschrieben. in bestimmten Betriebszuständen wird überprüft, ob das Drucksignal wenigstens einen bestimmten Wert annimmt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksignals.
Um Emissionsgrenzwerte einhalten zu können, ist insbesondere bei Dieselbrennkraftmaschinen bekannt, dass Partikelfilter eingesetzt werden. In einem Partikelfilter sammeln sich während des Motorbetriebs Partikel an. Die im Partikelfilter abgelagerte Partikelmenge erhöht den Staudruck, der mit einem Differenzdrucksensor oder mit zwei Absolutdrucksensoren gemessen werden kann. So ist üblicherweise vorgesehen, dass überprüft wird, ob der Differenzdruck eine vorgegebene Schwelle überschritten hat. Ist dies der Fall, so wird der Partikelfilter als beladen erkannt und eine Regeneration eingeleitet.
Üblicherweise wird dieses Drucksignal in Abhängigkeit vom aktuellen Motorbetriebspunkt ausgewertet und/oder es wird unter Berücksichtigung der Strömungszustände im Filter, die insbesondere durch Druck, Temperatur und Volumenstrom charakterisiert sind, der Strömungswiderstand des Filters berechnet, der wiederum repräsentativ für die Rußbeladung ist. Die Genauigkeit des Werts für die ermittelte Rußmasse hängt somit direkt von der Güte und Genauigkeit des Drucksignals ab. Ungenauigkeiten des Drucksignals wirken sich unmittelbar auf die Steuerung der Regeneration des Partikelfilters und somit auch auf die Abgasemissionen, den Kraftstoffverbrauch und/oder die Leistungsfähigkeit der Brennkraftmaschine aus.
Erfindungsgemäß wird zur Überwachung eines Signals, insbesondere eines Drucksignals, das den Druck am Eingang und Ausgang und/oder die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausgang eines Abgasnachbehandlungssystems charakterisiert, in bestimmten Betriebszuständen überprüft, ob das Drucksignal wenigstens einen bestimmten Wert annimmt. Dies erfolgt insbesondere bei Betriebszuständen mit geringen Druckverlusten über dem Filter. Diese Betriebszustände treten beispielsweise während des Leerlaufs oder des Stillstands des Motors auf.
Besonders vorteilhaft ist es, dass ein Fehler erkannt wird, wenn das Drucksignal den bestimmten Wert nicht erreicht. Dies deutet auf eine fehlerhafte Signalerfassung im Sensor und/oder eine fehlerhafte Übermittlung und/oder Auswertung des Signals, insbesondere zu und/oder in einer Steuereinheit hin, die so sicher erkannt werden kann.
Kleine Abweichungen des Signals, insbesondere Abweichungen, die korrigierbar sind, werden als Drift bezeichnet und erkannt, wenn das Drucksignal einen weiteren bestimmten Wert nicht erreicht. Dieser Wert ist in der Regel betragsmäßig kleiner als der Wert zur Erkennung des Fehlers.
Eine besonders einfache Ausführungsform ergibt sich dadurch, dass überprüft wird, ob das Signal nahezu den Wert Null annimmt. Dies ist in allen Betriebszuständen möglich, in denen nahezu keine Luft durch das Abgasnachbehandlungssystem strömt.
Eine sehr einfache aber wesentliche Verbesserung der Steuerung des Abgasnachbehandlungssystems ergibt sich dadurch, dass ausgehend von dem Drucksignal, das in dem bestimmten Betriebszustand vorliegt, ein Korrekturwert zur Korrektur des Drucksignals in den übrigen Betriebszuständen gebildet wird. Insbesondere bei Filtersystemen mit geringer Filterwirkung und damit auch im allgemeinen geringem Druckverlust über das Filter ist diese Genauigkeitssteigung des Sensorsignals besonders vorteilhaft.
Dadurch, dass ebenfalls ein Fehler erkannt wird, wenn der Korrekturwert einen weiteren bestimmten Wert erreicht, können schleichende Fehler, die lediglich jeweils zu einer kleinen Abweichung führen, die korrigierbar ist, die aber insgesamt über einen längeren Zeitraum ebenfalls eine erhebliche Abweichung zur Folge haben können, sicher erkannt werden.
Ein besonders bevorzugter Betriebszustand, der bei jedem Start und/oder jedem Stillsetzen der Brennkraftmaschine auftritt und besonders zur Überprüfung geeignet ist, liegt bei stehender Brennkraftmaschine vor.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Abgasnachbehandlungssystem und Fig.2 ein Flussdiagramm zur Verdeutlichung des Auswerteverfahrens zur Fehlererkennung.
In Fig. 1 sind die wesentlichen Elemente eines Abgasnachbehandlungssystems einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Brennkraftmaschine ist mit 100 bezeichnet. Ihr wird über eine Frischluftleitung 105 Frischluft zugeführt. Die Abgase der Brennkraftmaschine 100 gelangen über eine Abgasleitung 110 in die Umgebung. In der Abgasleitung ist ein Abgasnachbehandlungssystem 115 angeordnet. Hierbei kann es sich um einen Katalysator und/oder um einen Partikelfilter handeln. Desweiteren ist es möglich, dass mehrere Katalysatoren für unterschiedliche Schadstoffe oder Kombinationen von wenigstens einem Katalysator und einem Partikelfilter vorgesehen sind.
Desweiteren ist eine Steuereinheit 170 vorgesehen, die wenigstens eine Motorsteuereinheit 175 und eine Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 umfasst. Die Motorsteuereinheit 175 beaufschlagt ein Kraftstoffzumesssystem 180 mit Ansteuersignalen. Ferner stellen die Motorsteuereinheit 175 und/oder die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 Signale für jeweils die andere Einheit und/oder weitere Steuereinheiten bereit. Bei einer Ausgestaltung beaufschlagt die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 ein Stellelement 182, das in der Abgasleitung vor dem Abgasnachbehandlungssystem oder im Abgasnachbehandlungssystem angeordnet ist, mit Ansteuersignalen.
Desweiteren können verschiedene Sensoren vorgesehen sein, die die Abgasnachbehandlungssteuereinheit und die Motorsteuereinheit mit Signalen versorgen. So ist wenigsten ein erster Sensor 194 vorgesehen, der Signale liefert, die den Zustand der Luft charakterisiert, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Wenigstens ein dritter Sensor 191 liefert Signale, die den Zustand des Abgases vor dem Abgasnachbehandlungssystem charakterisieren. Wenigstens ein vierter Sensor 193 kann Signale liefern, die den Zustand des Abgasnachbehandlungssystems 115 charakterisieren. Desweiteren liefert wenigstens ein Sensor 192 Signale, die den Zustand der Abgase nach dem Abgasnachbehandlungssystem charakterisieren. Vorzugsweise werden Sensoren, die Temperaturwerte und/oder Druckwerte erfassen verwendet.
Mit den Ausgangssignalen des ersten Sensors 194, des dritten Sensors 191, des vierten Sensors 193 und des fünften Sensors 192 wird vorzugsweise die Abgasnachbehandlungssteuereinheit 172 beaufschlagt. Es können auch weitere nicht dargestellte Sensoren vorgesehen sein, die ein Signal bezüglich des Fahrerwunsches oder weitere Umgebungs- oder Motorbetriebszustände charakterisieren.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Motorsteuereinheit und die Abgasnachbehandlungssteuereinheit eine bauliche Einheit bilden. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass diese als zwei Steuereinheiten ausgebildet sind, die räumlich voneinander getrennt sind.
Im folgenden wird die erfindungsgemäße Vorgehensweise am Beispiel eines Partikelfilters, der insbesondere bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen verwendet wird, beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt, sie kann auch bei anderen Brennkraftmaschinen mit einem Abgasnachbehandlungssystem eingesetzt werden. Insbesondere kann sie eingesetzt werden, bei Abgasnachbehandlungssystemen, bei denen ein Katalysator und ein Partikelfilter kombiniert sind. Desweiteren ist sie einsetzbar, bei Systemen die lediglich mit einem Katalysator ausgestattet sind.
Ausgehend von den vorliegenden Sensorsignalen berechnet die Motorsteuerung 175 Ansteuersignale zur Beaufschlagung des Kraftstoffzumesssystems 180. Dieses misst dann die entsprechende Kraftstoffmenge der Brennkraftmaschine 100 zu. Bei der Verbrennung können im Abgas Partikel entstehen. Diese werden von dem Partikelfilter im Abgasnachbehandlungssystem 115 aufgenommen. Im Laufe des Betriebs sammeln sich in dem Partikelfilter 115 entsprechende Mengen von Partikeln an. Dies führt zu einer Beeinträchtigung der Funktionsweise des Partikelfilters und/oder der Brennkraftmaschine. Deshalb ist vorgesehen, dass in bestimmten Abständen bzw. wenn der Partikelfilter einen bestimmten Beladungszustand erreicht hat, ein Regenerationsvorgang eingeleitet wird. Diese Regeneration kann auch als Sonderbetrieb bezeichnet werden.
Der Beladungszustand wird bspw. anhand verschiedener Sensorsignale erkannt. Vorzugsweise wird ein Differenzdruck zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Partikelfilters 115 ausgewertet. Zum anderen ist es möglich den Beladungszustand ausgehend von verschiedenen Temperatur- und/oder verschiedenen Druckwerten zu ermitteln.
Erkennt die Abgasnachbehandlungssteuereinheit, dass der Partikelfilter einen bestimmten Beladungszustand erreicht hat, so wird die Regeneration initialisiert. Zur Regeneration des Partikelfilters stehen verschiedene Möglichkeiten zur Verfügung. So kann zum einen vorgesehen sein, dass bestimmte Stoffe über das Stellelement 182 dem Abgas zugeführt werden, die dann eine entsprechende Reaktion im Abgasnachbehandlungssystem 115 hervorrufen. Bei einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass ein entsprechendes Signal an die Motorsteuereinheit 175 übermittelt wird und diese eine so genannte Nacheinspritzung durchführt.
Üblicherweise ist vorgesehen, dass der Beladungszustand ausgehend von verschiedenen Größen bestimmt wird. Durch Vergleich mit einem Schwellwert werden die unterschiedlichen Zustände erkannt und abhängig vom erkannten Beladungszustand die Regeneration eingeleitet. Als wesentliche Größe geht der Differenzdruck über den Partikelfilter ein. Ist die Erfassung und/oder die Bestimmung des Differenzdrucks fehlerbehaftet, so wirkt sich dies unmittelbar auf die Steuerung des Abgasnachbehandlungssystems und damit auch auf die Steuerung der Brennkraftmaschine aus.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass bei Stillstand der Brennkraftmaschine der Druckverlust über im Partikelfilter aufgrund fehlendem Abgasvolumenstrom gleich Null ist. Eine in diesem Fall vom Sensor bestimmter Differenzdruck, der von Null abweicht, ist damit entweder auf einen defekten Sensor zurückzuführen oder aber auf eine Sensortoleranz. Sofern die Abweichung innerhalb der Sensortoleranz liegt, kann dieser Wert als Korrekturwert K für das Sensorsignal verwendet werden, was insbesondere den relativen Signalfehler bei geringen Differenzdrücken reduziert. Eine Korrektur ist zulässig, solange der Wert innerhalb der spezifizierten Sensortoleranz liegt. Ist der Wert größer als die Sensortoleranz, ist von einem defekten Sensor auszugehen. Bevorzugt wird der Korrekturwert vor dem Motorstart oder nach dem Motorstopp bestimmt. Im zweiten Fall ist eine Speicherung im Motorsteuergerät zwingend notwendig. Erfindungsgemäß wird verhindert, dass eine fortwährende Korrektur in Summe die Sensortoleranz überschreitet und damit eine Sensordrift nicht erkannt wird.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. 2 dargestellt. In einem Schritt 200 wird überprüft, ob ein Betriebszustand vorliegt, in dem eine Überprüfung des Differenzdrucksignals möglich ist. Ist dies nicht der Fall, so folgt erneut Schritt 200. Ist dies der Fall, wird in Schritt 210 der Differenzdruckwert DP ermittelt. Bei einer ersten Ausführungsform bedeutet dies dass unmittelbar mit einem Differenzdrucksensor gemessen wird. Beim anderen Ausführungsbeispiel ist es möglich, dass der Differenzdruck DP ausgehend von mehreren Drucksensoren berechnet wird.
Die anschließende Abfrage 220 prüft, ob der Absolutbetrag des Wertes des Differenzdrucks DP größer als ein erster Schwellwert ist. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt erneut Schritt 200. Ist dies der Fall, d. h. es ist eine Abweichung zwischen dem erwarteten Absolutbetrag des Wertes für den Differenzdruck und dem tatsächlichen Wert für den Differenzdruck aufgetreten, so wird in Schritt 230 überprüft, ob der Absolutbetrag des Differenzdrucks DP kleiner als ein zweiter Schwellwert SW ist. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 240 auf Fehler erkannt. Dies bedeutet: Ist der Absolutbetrag des Differenzdruckes größer als ein zweiter Schwellenwert SW, der vorzugsweise größer als der erste Schwellenwert SW1 ist, so wird unmittelbar auf Fehler erkannt. In diesem Fall ist die Abweichung des Absolutbetrags des Differenzdruckes größer als die spezifizierte Sensortoleranz SW2. Ist der Differenzdruck kleiner als der zweite Schwellwert SW2, so wird in Schritt 250 ein Korrekturwert K berechnet. Vorzugsweise wird der in diesem speziellen Betriebszustand aktuell gemessene Differenzdruck DP als Korrekturwert K verwendet. Der Differenzdruck DP, der in Betriebszuständen erfasst wird, in denen der Differenzdruck im fehlerfreien Zustand Null wäre, wird zur Korrektur, der in anderen Betriebszuständen erfassten Messwerte des Differenzdrucks verwendet.
Die sich anschließende Abfrage 260 überprüft, ob der Korrekturwert K größer als ein dritter Schwellenwert SW3 ist. Ist dies der Fall, so wird in Schritt 240 ebenfalls auf Fehler erkannt. Ist dies nicht der Fall, so folgt erneut Schritt 200. Mit der Abfrage 260 wird gewährleistet, dass schleichende Driften keine Auswirkung auf die Messwerterfassung haben. Wird der Korrekturwert K größer als ein erwarteter Wert, so wird eine schleichende Drift und damit ebenfalls ein Fehler erkannt.
Von besonderer Bedeutung sind weiterhin die Realisierungen in Form eines Computerprogramms mit Programmcode-Mitteln und in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcode- Mitteln. Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist Programmcode-Mittel auf, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, ausgeführt wird. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein in dem Steuergerät abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuergerät in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist Programmcode-Mittel auf, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird. In diesem Fall wird also die Erfindung durch einen Datenträger realisiert, so dass das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, wenn das Programmprodukt bzw. der Datenträger in ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs integriert wird. Als Datenträger bzw. als Computerprogrammprodukt kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory (ROM), ein EPROM oder auch ein elektrischer Permanentspeicher wie beispielsweise eine CD- ROM oder DVD.

Claims

1. Verfahren zur Überwachung eines Drucksignals, das die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausgang eines Abgasnachbehandlungssystems, insbesondere eines Partikelfilters, charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, dass in bestimmten Betriebszuständen überprüft wird, ob das Drucksignal wenigstens einen bestimmten Wert annimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn das Drucksignal den bestimmten Wert nicht erreicht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drift erkannt wird, wenn das Drucksignal einen weiteren bestimmten Wert nicht erreicht.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob das Signal nahezu den Wert Null annimmt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausgehend von dem Drucksignal, das in dem bestimmten Betriebszustand vorliegt, ein Korrekturwert zur Korrektur des Drucksignals in den übrigen Betriebszuständen gebildet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fehler erkannt wird, wenn der Korrekturwert einen weiteren bestimmten Wert erreicht.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei stehender Brennkraftmaschine überprüft wird, ob das Drucksignal und/oder der Korrekturwert einen bestimmten Wert erreicht.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasnachbehandlungssystem wenigstens einen Partikelfilter umfasst und das Drucksignal die Druckdifferenz über den Partikelfilter charakterisiert.

9. Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksignals, das die Druckdifferenz zwischen Ein- und Ausgang eines Abgasnachbehandlungssystems, insbesondere eines Partikelfilters, charakterisiert, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die in bestimmten Betriebszuständen überprüfen, ob das Drucksignal wenigstens einen bestimmten Wert annimmt.

10. Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, um alle Schritte von jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, ausgeführt wird.

11. Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das Verfahren nach jedem beliebigen der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, ausgeführt wird.