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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet
ist, bei dem ein Reagenzmittel stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung
in den Abgasbereich eingebracht wird, sowie von einer Vorrichtung
zur Durchführung
des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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In
der DE 10 2004 018 221 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ein gattungsgemäßes Verfahren
und eine gattungsgemäße Vorrichtung
beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das
Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird.
Der Reagenzmitteldruck wird in Abhängigkeit von einer Kenngröße auf einen
vorgegebenen Reagenzmittel-Solldruck festgelegt. Als Kenngröße kann
eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine
und/oder eine Kenngröße des Abgases
der Brennkraftmaschine herangezogen werden. Der vorgegebene Reagenzmittel-Solldruck wird
im Rahmen einer Regelung geregelt, bei welcher der Reagenzmittel-Istdruck
von einem Reagenzmittel-Drucksensor erfasst wird. Dem Reagenzmittel
kann Druckluft zugemischt werden. Der Druckluftdruck kann ebenfalls
in Abhängigkeit
von einer Kenngröße im Rahmen
einer Regelung auf einen vorgegebenen Druckluftdruck-Sollwert geregelt
werden, wobei der Druckluft-Istdruck von einem Druckluft-Drucksensor erfasst
wird. Ein Defekt wenigstens eines der Drucksensoren kann zu einer
verminderten Leistungsfähigkeit
des SCR-Katalysators führen
mit der Folge, dass ungereinigtes Abgas in die Umgebung gelangen
kann.
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In
der DE 10 2004 044 506 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ebenfalls
ein gattungsgemäßes Verfahren
und eine gattungsgemäße Vorrichtung
beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in
das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird.
Die Druckluft wird über
ein Rückschlagventil
geführt,
das einen Öffnungsdruck
aufweist. Vorgesehen ist eine Diagnose des Druckluftdrucks, die
zu einem Startzeitpunkt mit dem Schließen eines Druckluftregelventils
beginnt. Wenigstens zu einem zweiten Zeitpunkt wird überprüft, ob der
Druckluftdruck mindestens einem unteren Schwellenwert entspricht,
der wenigstens näherungsweise
dem zum Umgebungsluftdruck addierten Öffnungsdruck des Rückschlagventils
entspricht. Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn die Bedingung
nicht erfüllt
ist.
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In
der
DE 101 59 849
A1 sind ein weiteres gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung
beschrieben, bei denen ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in
das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird.
Als Reagenzmittel ist Kraftstoff vorgesehen, der als Reduktionsmittel
insbesondere für
den NO2-Anteil im Abgas wirkt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben
einer Abgasbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich
eine Abgasbehandlungsvorrichtung angeordnet ist und bei dem ein
Reagenzmittel stromaufwärts
vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht
wird, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben,
die eine hohe Sicherheit gewährleisten.
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Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale jeweils gelöst.
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Vorteile der
Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Betreiben
einer Brennkraftmaschine, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung
angeordnet ist, sieht vor, dass ein Reagenzmittel stromaufwärts vor
der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht
wird. Das Reagenzmittel wird auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck
gebracht. In Strömungsrichtung
des Reagenzmittels sind zunächst
ein schaltbares Reagenzmittel-Sicherheitsventil, dann ein kontinuier liches
Reagenzmittel-Dosierventil und danach ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil angeordnet.
Erfasst wird der Reagenzmitteldruck im Reagenzmittelpfad, der zwischen
dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und dem Reagenzmittel-Dosierventil
liegt. Der erfasste Reagenzmitteldruck wird in wenigstens einem
vorgegebenen Zustand des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und/oder
des Reagenzmittel-Dosierventils mit wenigstens einem Schwellenwert
verglichen und bei einer Schwellenüberschreitung ein Fehlersignal
bereitgestellt.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
erhöht
durch die Diagnose des Reagenzmitteldrucks in erheblichem Maße die Sicherheit
beim Betreiben der Brennkraftmaschine, insbesondere dann, wenn das Reagenzmittel,
beispielsweise Kraftstoff, leicht entzündlich ist. Mit der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
kann ein Leck im Reagenzmittelpfad entdeckt werden. Weiterhin ist
eine Überprüfung der
im Reagenzmittelpfad angeordneten Ventile möglich, die im Fehlerfall klemmen
können.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ergeben sich aus abhängigen
Ansprüchen.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird,
ob bei geschlossenem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und geschlossenem
Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck oberhalb des Abgasdrucks
und unterhalb des Öffnungsdrucks
des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils
liegt. Damit kann ein Klemmen des Reagenzmittel-Sicherheitsventils
im zumindest teilweise geöffneten
Zustand festgestellt werden.
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Eine
Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird,
ob nach einem anschließenden Öffnen des
Reagenzmittel-Sicherheitsventils der Reagenzmitteldruck wenigstens
näherungsweise
dem Reagenzmittel-Quellendruck entspricht. Damit kann ein Klemmen
des Reagenzmittel-Sicherheitsventils im geschlossenen Zustand festgestellt
werden. Weiterhin kann festgestellt werden, ob das Reagenzmittel-Dosierventil
in einem zumindest teilweise geöffneten
Zustand klemmt.
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Eine
weitergehende Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass überprüft wird,
ob nach einem anschließenden
Schließen
des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und einem Öffnen des Reagenzmittel-Dosierventils
der Reagenzmitteldruck knapp unterhalb des Öffnungsdrucks des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils
liegt. Damit kann zunächst überprüft werden,
ob das Reagenzmittel-Sicherheitsventil in einem wenigstens teilweise geöffneten
Zustand klemmt. Weiterhin kann überprüft werden,
ob das Reagenzmittel-Dosierventil im geschlossenen Zustand klemmt.
Darüber
hinaus kann überprüft werden,
ob das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
in einem wenigstens teilweise geöffneten
Zustand oder im geschlossenen Zustand klemmt. Besonders vorteilhaft
ist es, dass überprüft werden
kann, ob der Reagenzmittelpfad zwischen dem Reagenzmittel-Dosierventil
und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ein Leck hat.
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Eine
Ausgestaltung sieht die Überprüfung vor,
ob bei gleichzeitig geöffnetem
Reagenzmittel-Sicherheitsventil
und Reagenzmittel-Dosierventil der Reagenzmitteldruck knapp unterhalb
des Reagenzmittel-Quellendrucks vermindert um den Druckabfall am
Reagenzmittel-Sicherheitsventil
liegt. Damit kann zunächst überprüft werden,
ob entweder das Reagenzmittel-Sicherheitsventil
oder das Reagenzmittel-Dosierventil im geschlossenen Zustand klemmt. Weiterhin
kann überprüft werden,
ob das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil im geschlossenen
Zustand klemmt.
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Eine
Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht die Überprüfung vor, ob nach einem anschließenden Schließen des
Reagenzmittel-Sicherheitsventils, während das Reagenzmittel-Dosierventil noch
geöffnet
bleibt, der Reagenzmittel-Druckabfall einen vorgegebenen Druckgradienten
oder Differenzenquotienten nicht überschreitet. Damit kann überprüft werden,
ob das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil im zumindest
teilweise geöffneten
Zustand klemmt.
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Eine
weitergehende Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht die Überprüfung vor,
ob nach einem anschließenden
Schließen
auch des Reagenzmittel-Dosierventils der Reagenzmitteldruck mindestens
wieder dem Abgasdruck entspricht und/oder unterhalb des Öffnungsdrucks
des Reagenzmittel-Einbringung-Rückschlagventils
liegt.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zum Betreiben einer Brennkraftmaschine betrifft zunächst ein
Steuergerät,
das zur Durchführung
des Verfahrens hergerichtet ist.
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Das
Steuergerät
enthält
insbesondere eine Diagnosesteuerung, eine Schwellenwert-Vorgabe sowie
einen Vergleicher, der den wenigstens einen Schwellenwert mit dem
erfassten Reagenzmitteldruck vergleicht.
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Das
Steuergerät
enthält
vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in dem die
Verfahrensschritte als Computerprogramm abgelegt sind.
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Weitere
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise
ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und
aus der folgenden Beschreibung.
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Zeichnung
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1 zeigt
ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren
abläuft,
und 2a–2c zeigen
Signalverläufe
in Abhängigkeit
von der Zeit.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine
Ansaugluft-Erfassung 12 und
in deren Abgasbereich 13 ein Abgas-Drucksensor 14,
ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ReaIV sowie eine Abgasbehandlungsvorrichtung 15 angeordnet
sind. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 enthält eine
erste und zweite Abgasbehandlungseinrichtung 16, 17.
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Die
Ansaugluft-Erfassung 12 gibt an ein Steuergerät 20 ein
Luftsignal msL, die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl
n und der Abgas-Drucksensor 14 ein Abgas-Drucksignal pabg
ab.
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Das
Steuergerät 20 stellt
einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal
mK zur Verfügung.
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In
einem Reagenzmittelpfad 22 wird ein Reagenzmittel von einer
Reagenzmittelpumpe 23 auf einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck pQRea
gebracht. Die Reagenzmittelpumpe 23 wird von einem Reagenzmittelpumpen-Ansteuersignal 24 angesteuert,
das eine im Steuergerät 20 angeordnete
Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 bereitstellt.
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Das
Reagenzmittel gelangt an ein Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV,
das von der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 mit einem
Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 geschaltet wird.
Anschließend
gelangt das Reagenzmittel zu einem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV,
das von der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 mit einem
Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 kontinuierlich
betätigt
wird.
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Stromabwärts nach
dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV ist ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ReaIV vorgesehen.
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Zwischen
dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV und dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV
ist ein Reagenzmittel-Drucksensor 30 angeordnet, der den
Reagenzmitteldruck pRea einem Vergleicher 31 zur Verfügung stellt.
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Dem
Vergleicher 31 ist eine Schwellenwert-Vorgabe 32 zugeordnet,
die von einer Diagnosesteuerung 33 mit einem Schwellenwert-Vorgabesignal 34 angesteuert
wird. Als Schwellenwerte stehen der Umgebungs-Luftdruck pU, der
Abgasdruck pabg, der Öffnungsdruck
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV, der Öffnungsdruck
dpReaCV, der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea sowie ein Druckgradient
dpRea/dt zur Verfügung.
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Die
Diagnosesteuerung 33 gibt an die Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 ein
Diagnosesignal 35 ab. Der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 wird ein
Dosiersignal 36 zur Verfügung gestellt.
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Die
Steuerung 20 enthält
ein Modell 40 zur Ermittlung eines berechneten Abgasdrucks
pabgm in Abhängigkeit
von der Drehzahl n, dem Kraftstoffsignal mK sowie der Abgastemperatur
Tabg.
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2a zeigt
das Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 in
Abhängigkeit
von der Zeit t. Zwischen einem ersten und zweiten Zeitpunkt t1, t2,
zwischen einem dritten und fünften
Zeitpunkt t3, t5 sowie nach einem sechsten Zeitpunkt t6 ist das
Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geschlossen. Zwischen dem
zweiten und dritten Zeitpunkt t2, t3 und einem fünften und dem sechsten Zeitpunkt
t5, t6 ist das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV geöffnet.
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2b zeigt
das Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 in Abhängigkeit
von der Zeit t. Zwischen dem ersten und einem vierten Zeitpunkt
t1, t4 und nach einem siebten Zeitpunkt t7 ist das Reagenzmittel-Dosierventil
ReaDV geschlossen. Zwischen dem vierten und siebten Zeitpunkt t4,
t7 ist das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geöffnet.
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2c zeigt
den Reagenzmitteldruck pRea in Abhängigkeit von der Zeit t. Eingetragen
sind der Umgebungs-Luftdruck pU, der Abgasdruck pabg, der Öffnungsdruck
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV, der
Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV sowie
der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea.
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Der
Reagenzmitteldruck pRea liegt zwischen dem ersten und zweiten Zeitpunkt
t1, t2 oberhalb des Abgasdrucks pabg und unterhalb des Öffnungsdrucks
dpReaIV des ReagenzmittelEinbringungs-Rückschlagventils ReaIV. Zwischen
dem zweiten und vierten Zeitpunkt t2, t4 liegt wenigstens näherungsweise
der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea vor. Zwischen dem vierten und
fünften
Zeitpunkt t4, t5 liegt der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb
des Öffnungsdrucks
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV. Zwischen
dem fünften
und sechsten Zeitpunkt liegt der Reagenzmitteldruck knapp unterhalb
des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den Druckabfall
dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventils
ReaCV. Zum sechsten Zeitpunkt t6 beginnt ein Druckabfall, der zum
siebten Zeitpunkt t7 knapp unterhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV endet.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet folgendermaßen:
Das
Abgas der Brennkraftmaschine 10 enthält unerwünschte Bestandteile wie beispielsweise
Stickoxide und Ruß.
Die Abgasbehandlungsvorrichtung 15 hat die Aufgabe, die
unerwünschten
Bestandteile so weit wie möglich
zu vermindern. Bei der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16,
die Teil der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist, handelt
es sich beispielsweise um einen Oxidations-Katalysator, der oxidierbare Abgasbestandteile
so weit wie möglich
oxidiert. Alternativ oder zusätzlich
kann die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 vorgesehen
sein, die ebenfalls Teil der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 ist.
Bei der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 handelt
es sich beispielsweise um ein Partikelfilter und/oder einen Katalysator,
vorzugsweise einen NOx-Speicherkatalysator oder einen SCR-Katalysator.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung 15 kann eine Mindesttemperatur
benötigen,
die zur Erfüllung der
Abgas-Reinigungsfunktion überschritten
sein muss. Beispielsweise verläuft
eine Reaktion an einer katalytisch wirkenden Oberfläche innerhalb
eines bestimmten Temperaturfensters optimal ab. Weiterhin kann eine
Mindesttemperatur erforderlich sein, um eine Regeneration insbesondere
der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 durchführen zu
können. Beispielsweise
benötigt
ein Partikelfilter zum Starten des Partikel-Abbrands eine Starttemperatur,
die zwischen 450–650 °C liegen
kann. Ein NOx-Speicherkatalysator benötigt eine erhöhte Temperatur
während der
Regeneration. Insbesondere zur Regeneration von einer Schwefelvergiftung
werden stark erhöhte Temperaturen
bis 800 °C
benötigt.
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Zur
Temperaturerhöhung
des Abgases kann das Reagenzmittel in den Abgasbereich 13 eingebracht
werden, das auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche exotherm
reagiert. Das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV kann beispielsweise
stromaufwärts
vor der ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16 angeordnet
sein, die beispielsweise als Oxidations-Katalysator ausgestaltet ist. Alternativ
kann das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV stromabwärts nach der
ersten Abgasbehandlungseinrichtung 16 angeordnet sein,
um das Reagenzmittel nur der zweiten Abgasbehandlungseinrichtung 17 zur
Verfügung
zu stellen.
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Insbesondere
kann die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 ein Reagenzmittel
zur Unterstützung
und/oder zur Durchführung
der Abgas-Reinigungsfunktion benötigen.
Beispielsweise benötigt
ein NOx-Speicherkatalysator ein sauerstoffarmes Abgas zur Durchführung der
Regeneration.
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Bei
dem Reagenzmittel handelt es sich insbesondere um Kraftstoff, sodass
ein separates Mitführen
eines Reagenzmittels in einem Kraftfahrzeug entfallen kann. Aufgrund
der leichten Entzündbarkeit von
Kraftstoff und insbesondere Kraftstoffdampf sind erhöhte Sicherheitsanforderungen
zu erfüllen.
Das Reagenzmittel wird von der Reagenzmittelpumpe 23 auf
den vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck pQRea gebracht. Die
separate gezeigte Reagenzmittelpumpe 23 kann entfallen,
wenn Kraftstoff als Reagenzmittel eingesetzt wird. In diesem Fall
kann der Kraftstoff aus einem Niederdruck-Kraftstoffkreis einer Brennkraftmaschine
entnommen wird, der eine beispielsweise in einem Kraftstofftank
angeordnete Kraftstoffpumpe enthält.
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Der
Reagenzmittelpfad 22 sieht deshalb das Reagenzmittel-Sicherheitsventil
ReaCV vor, das vom Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 entweder
vollständig
geöffnet
oder geschlossen wird. Am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV
tritt der Druckabfall dpReaCV auf, der auf den Reagenzmittel-Quellendruck
pQRea zu beziehen ist. Die Beziehung wird in der Schwellenwert-Vorgabe 32 vor
dem Vergleich mit dem Reagenzmitteldruck pRea hergestellt.
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Die
Durchflussrate des Reagenzmittels kann mit dem stromabwärts angeordneten
Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV mittels des Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignals 27 eingestellt
werden. Vorzugsweise wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV kontinuierlich
verstellt, wobei vorzugsweise ein getakteter Betrieb vorgesehen
wird, bei dem das ReagenzmittelDosierventil ReaDV in schneller zeitlicher
Folge geöffnet
und geschlossen wird.
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Das
Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ReaIV ist aus Sicherheitsgründen
vorzugsweise als Rückschlagventil
realisiert, das den Öffnungsdruck
dpReaIV aufweist, der auf den Abgasdruck pabg zu beziehen ist. Die
Beziehung wird wieder in der Schwellenwert-Vorgabe 32 vor
dem Vergleich mit dem Reagenzmitteldruck pRea hergestellt. Prinzipiell
könnte
das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV unmittelbar im Abgasbereich 13 angeordnet sein.
Aufgrund der im Abgasbereich 13 möglichen hohen Temperaturen
kann es erforderlich sein, das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV
vom Abgasbereich 13 getrennt anzuordnen und die Einbringung des
Dosiermittels mit dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ReaIV durchzuführen,
welches kostengünstig
mit einer hohen Temperaturbeständigkeit
hergestellt werden kann.
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Der
Reagenzmittel-Drucksensor 30 erfasst den Reagenzmitteldruck
pRea im Reagenzmittelpfad 22 zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV
und dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV. Eine Bewertung des vom
Reagenzmittel-Drucksensor 30 bereitgestellten Reagenzmitteldrucks
pRea hinsichtlich des Absolutwerts und/oder der Änderungen ermöglicht zunächst eine Überprüfung, ob
im Reagenzmittelpfad 22 ein Leck vorliegt. Ein Leck, insbesondere
ein Leck, das im Abgasbereich 13 auftritt, kann mit erhöhter Betriebsgefahr
verbunden sein, insbesondere, wenn es sich bei dem Reagenzmittel um
leicht entflammbares Material wie beispielsweise Kraftstoff handelt.
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Die
Bewertung des Reagenzmitteldrucks pRea erfolgt im Vergleicher 31 durch
Vergleich mit wenigstens einem vorgegebenen Schwellenwert, der ein
Absolutdruck oder eine Duckänderung oder
ein Druckgradient sein kann. Durch eine Ansteuerung des Reagenzmittel-Dosierventils
ReaDV mit dem Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 und/oder des
Reagenzmittel-Sicherheitsventils
ReaCV mit dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 kann
eine gezielte Diagnose durchgeführt
werden. Die Diagnose erstreckt sich auch auf die ordnungsgemäße Funktion
des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV und/oder des Reagenzmittel-Sicherheitsventils
ReaCV und/oder des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV. Weiterhin
kann der Reagenzmittel-Quellendruck pQRea überprüft werden.
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Während des
normalen Betriebs der Abgasbehandlunsvorrichtung 15 wird
die Dosierung mit dem Dosiersignal 36 vorgenommen, das
der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 25 zugeführt wird.
Der normale Dosierbetrieb kann mit dem Diagnosesignal 35 unterbrochen
werden, das die Diagnosesteuerung 33 bereitstellt. Mit
dem Diagnosesignal 35 kann beispielsweise das Reagenzmittelpumpen-Ansteuersignal 24,
das Reagenzmittel-Sicherheitsventil-Ansteuersignal 26 und/oder
das Reagenzmittel-Dosierventil-Ansteuersignal 27 beeinflusst
werden.
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Gemäß den 2a–2c wird
zum ersten Zeitpunkt: t1 zunächst
davon ausgegangen, dass keine Dosierung des Reagenzmittels erfolgt,
wobei sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV als auch
das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen ist. Bis zum zweiten
Zeitpunkt t2 muss der Reagenzmitteldruck pRea zwischen dem Abgasdruck
pabg und dem Öffnungsdruck
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV liegen.
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Der
Abgasdruck pabg, der in Bezug auf den Umgebungs-Luftdruck pU zu
setzen ist, liegt während
des Betriebs der Brennkraftmaschine 10 oberhalb des Umgebungs-Luftdrucks
pU, der beispielsweise von einem nicht näher gezeigten Drucksensor gemessen
wird. Der Abgasdruck pabg kann beispielsweise vom Drucksensor 14 gemessen
werden. Alternativ oder zusätzlich,
beispielsweise für
Diagnosezwecke, kann der Abgasdruck pabg mit dem Modell 40 berechnet
werden. Der berechnete Abgasdruck pabgm kann in einfacher Näherung aus
der Drehzahl n und dem Kraftstoffsignal mK ermittelt werden. Gegebenenfalls
wird die Abgastemperatur Tabg berücksichtigt. Der Abgasdruck
pabg liegt bei beispielsweise maximal 500 mbar. Er wird hauptsächlich durch
den Gegendruck der Abgasbehandlungsvorrichtung 15 bestimmt.
Sofern die zweite Abgasbehandlungseinrichtung 17 insbesondere
als Partikelfilter realisiert ist, steigt der Gegendruck mit zunehmendem
Beladungszustand.
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Zunächst wird
davon ausgegangen, dass sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil
ReaCV als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen
sind. Der Öffnungsdruck
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV liegt
durchflussabhängig
beispielsweise zwischen 2 und 4 bar. Der Vergleicher 31 vergleicht
den Reagenzmitteldruck pRea mit dem Öffnungsdruck dpReaIV, dem Abgasdruck
pabg und dem Umgebungs-Luftdruck pU. Bei einem ordnungsgemäßen Reagenzmittelpfad 22 muss
der Reagenzmitteldruck pRea oberhalb des Abgasdrucks pabg und unterhalb des Öffnungsdrucks
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils
ReaIV liegen. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise
dem Umgebungs-Luftdruck pU entspricht, hat die Verbindung zwischen
dem Reagenzmittel-Sicherheitsvehtil ReaCV und dem Reagenzmittel-Dosierventil
ReaDV ein Leck. Wenn der Dosiermitteldruck pRea wenigstens näherungsweise dem
Dosiermittel-Quellendruck pQRea entspricht, der beispielsweise bei
10 bar liegt, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im zumindest teilweise
geöffneten
Zustand.
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Zum
zweiten Zeitpunkt t2 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV
geöffnet.
Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV bleibt geschlossen. Der Reagenzmitteldruck
pRea muss daraufhin wenigstens näherungsweise
dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea entsprechen. Wenn der Dosiermitteldruck
pRea weiterhin oberhalb des Abgasdrucks pabg und unterhalb des Öffnungsdrucks
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV liegt,
wenn er sich also nicht oder wenig geändert hat, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV
im geschlossenen Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea knapp
unterhalb des Öffnungsdrucks
dpReaCV des Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV liegt, klemmt
das Reagenzmittel-Dosierventil
ReaDV im zumindest teilweise geöffneten
Zustand.
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Ab
dem dritten Zeitpunkt t3 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil
ReaCV geschlossen. Das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV bleibt geschlossen.
Der Reagenzmitteldruck pRea muss wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck
pQRea entsprechen.
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Zum
vierten Zeitpunkt t4 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geöffnet. Das
Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV bleibt geschlossen. Ausgehend
vom Reagenzmitteldruck pabg, der wenigstens näherungsweise dem Reagenzmittel-Quellendruck
pQRea entspricht, muss der Reagenzmitteldruck pRea auf einen Wert
knapp unterhalb des Öffnungsdrucks
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV abfallen.
Wenn der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks
pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil
ReaCV liegt, klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im zumindest
teilweise geöffneten
Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise
dem Reagenzmittel-Quellendruck pQRea entspricht, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil
ReaDV im geschlossenen Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea
wenigstens näherungsweise
bis auf den Abgasdruck pabg abfällt,
klemmt das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV im zumindest
teilweise geöffneten
Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea oberhalb des Öffnungsdrucks
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV aber
deutlich unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks pQRea vermindert um den
Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV liegt, klemmt
das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ReaIV im geschlossenen Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea
wenigstens näherungsweise
dem Umgebungs-Luftdruck pU entspricht, ist im Reagenzmittelpfad 22 zwischen
dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV und dem Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV
ein Leck aufgetreten.
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Zum
fünften
Zeitpunkt t5 werden sowohl das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV
als auch das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV gleichzeitig geöffnet. Der
Reagenzmitteldruck pRea muss knapp unterhalb des Reagenzmittel-Quellendrucks
pQRea vermindert um den Druckabfall dpReaCV am Reagenzmittel-Sicherheitsventil
ReaCV liegen. Dieser Zustand entspricht dem normalen Dosierbetrieb. Wenn
der Reagenzmitteldruck pRea oberhalb des Abgasdrucks pabg und unterhalb
des Öffnungsdrucks
dpReaIV des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils ReaIV liegt,
klemmt das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV im geschlossenen
Zustand. Wenn der Reagenzmitteldruck pRea wenigstens näherungsweise
dem Reagenzmittel-Quellendruck
pQRea entspricht, klemmt das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV und/oder
oder das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil ReaIV im geschlossenen
Zustand.
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Zum
sechsten Zeitpunkt t6 wird das Reagenzmittel-Sicherheitsventil ReaCV
geschlossen. Entweder nahezu gleichzeitig oder spätestens
zum siebten Zeitpunkt t7 wird das Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV geschlossen. Nach
dem sechsten Zeitpunkt t6 muss ein Druckabfall auftreten, der im
Vergleicher 31 mit dem vorgegebenen Druckgradienten dpRea/dt
verglichen wird. Der Druckgradient dpRea/dt kann beispielsweise
als Differenzenquotient angenähert
werden.
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Der
Vergleich erfolgt zu einem vorgegebenen Zeitpunkt oder in einem
vorgegebenen Zeitintervall innerhalb des zwischen dem sechsten und
siebten Zeitpunkt t6, t7 liegenden Zeitintervalls.
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Das
zeitlich versetzte Schließen
des Reagenzmittel-Dosierventils ReaDV gegenüber dem Schließen des
Reagenzmittel-Sicherheitsventils ReaCV zum siebten Zeitpunkt t7
ist vorgesehen, damit das Volumen zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil
ReaCV und dem Reagenzmittel-Dosierventil ReaDV nicht vorzeitig zum
sechsten Zeitpunkt t6 abgesperrt wird. Nach dem siebten Zeitpunkt
t7 kann weiterhin überprüft werden,
ob der Reagenzmitteldruck pRea knapp unterhalb des Öffnungsdrucks dpReaIV
des Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventils
ReaIV liegt. Bei einem zu schnellen Druckabfall klemmt das Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
ReaIV im zumindest teilweise geöffneten
Zustand.
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Sofern
der Vergleicher 31 wenigstens eine Schwellenüberschreitung
feststellt, wird das Fehlersignal F bereitgestellt, das in einen
Fehlerspeicher hinterlegt werden und/oder zur Anzeige gebracht werden
kann.
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Eine
Plausibilisierung des vom Reagenzmittel-Drucksensor 30 bereitgestellten
Reagenzmitteldrucks pRea kann beispielsweise mit dem Reagenzmittel-Quellendruck
pQRea, dem Abgasdruck pabg und/oder dem Umgebungs-Luftdruck pU erfolgen.