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Die
Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung und
von einer Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Stand
der Technik
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In
der
DE 10 2004
018 221 A1 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. Ein Defekt wenigstens
eines der Drucksensoren kann zur einer verminderten Konvertierung 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 un teren Schwellenwert entspricht,
der wenigstens näherungsweise
den zum Umgebungsluftdruck addierten Öffnungsdruck des Rückschlagventils.
Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn die Bedienung nicht erfüllt ist.
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In
der
DE 101 59 849
A1 sind ein weiterer 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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In
der
DE 10 2004
061 247 A1 (nicht vorveröffentlicht) sind ebenfalls
ein gattungsgemäßes Verfahren
und eine gattungsgemäße Vorrichtung
beschrieben, bei denen ein Unterdruck stehendes Reagenzmittel in
das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einer Abgasbehandlungsvorrichtung
eingesprüht wird.
Als Reagenzmittel ist Kraftstoff vorgesehen, der an einer katalytisch
wirkenden Oberfläche
mit dem im Abgas vorhandenen Restsauerstoff exotherm reagiert und
dadurch die Abgasbehandlungsvorrichtung beheizt. Das Reagenzmittel
wird auf einen vorgegebenen Quellendruck gebracht. In Strömungsrichtung des
Reagenzmittels sind zunächst
ein schaltbares Sicherheitsventil, dann ein kontinuierliches Dosierventil
und danach ein Rückschlagventil
angeordnet. Erfasst wird der Reagenzmitteldruck im Reagenzmittelpfad,
der zwischen dem Sicherheitsventil und dem Dosierventil liegt. Der
erfasste Reagenzmitteldruck wird in wenigstens einen vorgegebenen
Zustand des Sicherheitsventils und/oder des Dosierventils mit wenigstens
einem Schwellenwert verglichen. Bei einer Schwellenüberschreitung
wird ein Fehlersignal bereitgestellt. Das Sicherheitsventil und/oder
das Dosierventil werden in Bezug auf die Strömung des Reagenzmittels im
Reagenzmittelpfad in langen Zeitabständen geschaltet, sodass statische
Druckverhältnisse
betrachtet werden können,
die nur bei einem Überschreiten
des Öffnungsdrucks
des Rückschlagventils
und bei einem gegebenenfalls auftretenden Fehler eine dynamische Änderung
aufweisen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Diagnose
einer Abgasbehandlungsvorrichtung und eine Vorrichtung zur Durchführung des
Verfahrens anzugeben, die eine hohe Diagnose-Zuverlässigkeit
gewährleisten.
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Die
Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen
Merkmale jeweils gelöst.
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Offenbarung
der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise, das
insbesondere zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung geeignet
ist, sieht vor, dass der Druck eines Reagenzmittels zwischen einem
ersten und zweiten Ventil und/oder zwischen dem zweiten Ventil und
einem Einspritzventil gemessen wird und das Druck-Messsignal der
Diagnose zugrunde gelegt wird, dass das erste und zweite Ventil
in einem Wechselzyklus abwechselnd geöffnet werden, wobei die Öffnungszeit
und/oder die Periodendauer zumindest eines der beiden Ventile derart
festgelegt wird, dass ein Diagnose-Volumenstrom kleiner ist als
ein Dosier-Volumenstrom.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
ermöglicht
insbesondere eine Diagnose einer Leckage, die beispielsweise zwischen
dem ersten und zweiten Ventil und/oder zwischen dem zweiten Ventil
und dem Einspritzventil auftreten kann.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise sorgt
für einen
fein dosierten Diagnose-Volumenstrom
in den Bauteilen, sodass dynamische Vorgänge vermieden werden, die ansonsten
während
der Vorgabe eines Dosier-Volumenstroms auftreten können und
das Diagnoseergebnis verfälschen
würden. Dynamische
Vorgänge
sind beispielsweise strömungsabhängige Druckverluste
an Bauteilen wie beispielsweise Leitungen und Ventilen und insbesondere
Schwingungen des Reagenzmittels in den Leitungen.
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Die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
ermöglicht
insbesondere eine Diagnose in einem Druckbereich, der zwischen dem
Umgebungs-Luftdruck und dem Bereich des Öffnungsdrucks des Einspritzventils
liegt. Durch die Begrenzung des Diagnose-Volumenstroms auf einen
Wert unterhalb des Dosier-Volumenstroms kommt es, sofern der Druck
im Bereich des Öffnungsdrucks
des Einspritzventils liegt, nur zu einer vergleichsweise kurzen Öffnung des
Einspritzventils, welches rasch wieder schließt, da der begrenzte Diagnose-Volumenstrom zur
Aufrechterhaltung der Strömung
im Einspritzventil nicht ausreicht. Dadurch können insbesondere sehr kleine Leckagen
detektiert werden.
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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 die Öffnungszeit und/oder die Periodendauer
derart festgelegt werden, dass die während eines Wechselzyklus maximal
auftretende Druckänderung
kleiner ist als der Öffnungsdruck
des Einspritzventils. Die maximale Druckänderung tritt bei einem entleerten
Volumen zwischen jeweils zwei Ventilen auf. Der ohnehin auf den
Diagnose-Volumenstrom begrenzte Reagenzmittel-Volumenstrom kann
damit weiterhin hinsichtlich seiner Auswirkungen auf eine Druckänderung durch
den Reagenzmittel-Volumenstrom festgelegt werden. Dadurch werden
die Einflüsse
auf das Messergebnis durch dynamische Strömungsvorgänge weiterhin vermindert.
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Eine
vergleichbare Ausgestaltung sieht vor, dass die Öffnungszeit und/oder die Periodendauer derart
festgelegt werden, dass eine maximale Druckänderung/Zeit nicht überschritten
wird. Durch die gegebenenfalls vorgesehene weitere Begrenzung des
ohnehin auf den Diagnose-Volumenstrom begrenzten Reagenzmittel-Volumenstroms
werden gegebenenfalls auftretende dynamische Vorgänge weiter
vermindert.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht vor, dass das dem Reagenzmittel zwischen
dem ersten und zweiten Ventil zur Verfügung gestellte erste Volumen kleiner
ist als das dem Reagenzmittel zwischen dem zweiten Ventil und dem
Einspritzventil zur Verfügung gestellte
zweite Volumen. Mit dieser Maßnahme
wird ein weiterer Bereich erhalten, in welchem die Öffnungszeit
und/oder die Periodendauer für
die Öffnungsvorgänge des
ersten und zweiten Ventils festgelegt werden können, dadurch, dass der Diagnose-Volumenstrom
bereits durch das vergleichsweise kleinere erste Volumen begrenzt
ist.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das Druck-Messsignal mit einem Schwellenwert
verglichen wird, der kleiner ist als der Öffnungsdruck des Einspritzventils.
Durch diese Festlegung des Schwellenwerts wird insbesondere eine
Leckage detektierbar.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass ein Vergleicher ein erfasstes Druck-Messsignal
mit einem Schwellenwert und/oder Toleranzband vergleicht, wobei
der Vergleich erst nach Ablauf einer Verzögerungszeit und/oder einer
vorgegebenen Anzahl von Wechselzyklen vorgenommen wird, damit Einschwingvorgänge zu Beginn
der Diagnose das Diagnoseergebnis nicht verfälschen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung sieht ein speziell
hergerichtetes Steuergerät
zur Durchführung des
Verfahrens vor. Die er findungsgemäße Vorgehensweise ist als Programmablauf
in einem Speicher des Steuergeräts
hinterlegt.
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Das
Steuergerät
enthält
insbesondere eine Diagnosesteuerung, eine Schwellenwert-Vorgabe sowie einen
Vergleichen, der das Druck-Messsignal mit wenigstens einem Schwellenwert
vergleicht.
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Eine
Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Ventil der Abgasbehandlungsvorrichtung
ein Sicherheitsventil und das zweite Ventil ein Dosierventil ist.
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Eine
andere Ausgestaltung sieht vor, dass das Einspritzventil der Abgasbehandlungsvorrichtung
ein Rückschlagventil
mit einem vorgegebenen Öffnungsdruck
ist.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogramm sieht
vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden,
wenn es auf einem Computer abläuft.
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Das
erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt
mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode
führt das erfindungsgemäße Verfahren
aus, wenn das Programm auf einem Computer oder in einem Steuergerät ausgeführt wird.
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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, 2a zeigt
ein erstes Druck-Messsignal, 2b und 2c zeigen
Ventil-Ansteuersignale
in Abhängigkeit
von der Zeit, 3a zeigt ein zweites Druck-Messsignal und Figuren 3b und 3c zeigen
wieder die bereits in 2b und 2c gezeigten
Ventil-Ansteuersignale.
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1 zeigt
eine Brennkraftmaschine 10, in deren Ansaugbereich 11 eine
Ansaugluft-Erfassung 12 und
in deren Abgasbereich 13 ein Einspritzventil HCIV und stromabwärts nach
dem Einspritzventil HCIV eine Abgasbehandlungsvorrichtung 14 angeordnet
sind.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung 14 enthält einen Katalysator 15 sowie
ein Partikelfilter 16.
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Die
Ansaugluft-Erfassung 12 gibt an ein Steuergerät 20 ein
Luftsignal ms_L und die Brennkraftmaschine 10 eine Drehzahl
n ab. Das Steuergerät 20 stellt
einer Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 ein Kraftstoffsignal
m_K zur Verfügung.
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In
einem Reagenzmittelpfad 30 sind eine Pumpe 31 sowie
eine Dosier- und Sicherheitsvorrichtung MSU angeordnet. Die Dosier-
und Sicherheitsvorrichtung MSU enthält ein erstes Ventil FCV sowie ein
zweites Ventil DDV.
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Zwischen
dem ersten und zweiten Ventil FCV, DDV ist ein erster Drucksensor 32 angeordnet, welcher
den Reagenzmitteldruck an einem zwischen dem ersten und zweiten
Ventil FCV, DDV auftretenden ersten Volumen Vol1 misst und als erstes Druck-Messsignal
p1_HC einem Vergleichen 33 zur Verfügung stellt.
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Zwischen
dem zweiten Ventil DDV und dem Einspritzventil HCIV ist ein zweiter
Drucksensor 34 angeordnet, welcher den Reagenzmitteldruck
an einem zwischen dem zweiten Ventil DDV und dem Einspritzventil
HCIV auftretenden zweiten Volumen Vol2 misst und als zweites Druck-Messsignal
p2_HC dem Vergleicher 33 zur Verfügung stellt.
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Im
in den beiden Volumina Vol1, Vol2 tritt ein Dosier-Volumenstrom
ms_HC_N und ein Diagnose-Volumenstrom ms_HC_D auf. Stromabwärts nach der
Pumpe 31 tritt ein Quellendruck PQ_HC auf.
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Eine
Reagenzmittel-Dosiersteuerung 35 stellt dem ersten Ventil
FCV ein erstes Ventil-Ansteuersignal
s_FCV und dem zweiten Ventil DDV ein zweites Ventil-Ansteuersignal
s_DDV sowie der Pumpe 31 ein Pumpen-Ansteuersignal 37 zur
Verfügung.
Der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 35 wird ein Dosiersignal 38 zur
Verfügung
gestellt.
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Eine
Diagnose-Steuerung 39 stellt sowohl dem Vergleicher 33 als
auch der Reagenzmittel-Dosiersteuerung 35 ein Diagnosesignal 40 zur
Verfügung.
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Der
Vergleicher 33 vergleicht das erste und/oder zweite Druck-Messsignal
p1_HC, p2_HC mit einem Schwellenwert SW, den eine Schwellenwert-Vorgabe 41 bereitstellt.
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Der
Vergleicher 33 stellt in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis
ein Fehlersignal F zur Verfügung.
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2a zeigt
das erste Druck-Messsignal p1_HC in Abhängigkeit von der Zeit t. Das
erste Druck-Messsignal p1_HC liegt zwischen einem Minimaldruck p_min
und dem Quellendruck PQ_HC. Eingetragen ist ein Öffnungsdruck PF_HCIV des Einspritzventils
HCIV. Das erste Druck-Messsignal p1_HC ist in der Einheit kPa angegeben.
Eingetragen sind die Werte 50 kPa und 600 kPa. Der untere Wert des
ersten Ventil-Ansteuersignals s_FCV steigt, ausgehend vom Minimaldruck
p_min, von der 10. Sekunde bis zur 18. Sekunde auf den Öffnungsdruck PF_HCIV
an und fällt
in der 19. Sekunde wieder auf den Minimaldruck p_min ab.
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2b zeigt
das erste Ventil-Ansteuersignal s_FCV in Abhängigkeit von der Zeit t. Das
erste Ventil FCV wird innerhalb einer Periodendauer ti_P jeweils eine
erste Öffnungszeit
ti_D_FCV geöffnet.
Die Periodendauer ti_P ist mit 1 Sekunde eingetragen.
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2c zeigt
das zweite Ventil-Ansteuersignal s_DDV in Abhängigkeit von der Zeit t. Das
zweite Ventil DDV wird innerhalb der Periodendauer ti_P jeweils
eine zweite Öffnungszeit
ti_D_DDV geöffnet.
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3a zeigt
das zweite Druck-Messsignal p2_HC in Abhängigkeit von der Zeit. Das
zweite Druck-Messsignal p2_HC liegt zwischen dem Minimaldruck p_min
und dem Öffnungsdruck
PF_HCIV des Einspritzventils HCIV. Eingetragen ist zusätzlich der
Quellendruck PQ_HC. Das zweite Druck-Messsignal P2_HC ist ebenfalls
in der Einheit kPa angegeben. Eingetragen sind wieder die Werte
50 kPa und 600 kPa. Der untere Wert des zweiten Ventil-Ansteuersignals
p2_HC steigt, ausgehend vom Minimaldruck p_min, von der 10. Sekunde
bis zur 18. Sekunde auf den Öffnungsdruck
PF_HCIV an und fällt
in der 18,5. Sekunde auf den Minimaldruck p_min ab.
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Die
Figuren 3b und 3c stimmen
mit den Figuren 2b und 2c überein.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
arbeitet folgendermaßen:
Das
Steuergerät 20 legt
das Kraftstoffsignal m_K beispielsweise in Abhängigkeit vom Luftsignal ms_L und/oder
in Abhängigkeit
von der Drehzahl n und/oder in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Drehmoment-Sollwert,
welchen die Brennkraftmaschine 10 bereitstellen soll, fest.
Das Kraftstoffsignal m_K legt beispielsweise eine Kraftstoff-Einspritzdauer und/oder
einen Kraftstoff-Einspritzdruck in der Kraftstoff-Zumessvorrichtung 21 fest.
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Das
Abgas der Brennkraftmaschine 10 enthält unerwünschte Bestandteile wie beispielsweise Stickoxide
und/oder Partikel. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 14 vermindert
die unerwünschten Bestandteile
zu weit wie möglich.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung 14 enthält beispielsweise den Katalysator 14,
bei dem es sich um einen Oxidations-Katalysator und/oder einen Speicherkatalysator,
beispielsweise einen NOx-Speicherkatalysator und/oder einen 3-Wege-Katalysator und/oder
einen SCR-Katalysator handeln kann. Die Abgasbehandlungsvorrichtung 14 kann
zusätzlich oder
alternativ das Partikelfilter 16 enthalten.
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Die
Abgasbehandlungsvorrichtung 14 kann eine Mindesttemperatur
benötigen,
die zur Erfüllung der
Abgas-Reinigungsfunktion oder zur Durchführung einer Regeneration 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 eines
Speicherkatalysators und/oder eines Partikelfilters durchführen zu
können. Beispielsweise
benötigt
ein Partikelfilter zum Starten des Partikel-Abbrands eine Starttemperatur,
die in Abhängigkeit
von der Konditionierung der Partikel zwischen 450°C–650°C liegen
kann. Ein Speicherkatalysator benötigt beispielsweise zur Regeneration von
einer Schwefelvergiftung eine stark erhöhte Temperatur bis 800°C.
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Zur
Temperaturerhöhung
des Abgases wird ein Reagenzmittel in den Abgasbereich 13 eingebracht,
das beispielsweise auf einer katalytisch wirkenden Oberfläche exotherm
reagiert. Das Reagenzmittel kann weiterhin in einem Katalysator 15 benötigt werden.
Beispielsweise benötigt
ein NOx-Speicherkatalysator ein sauerstoffarmes Abgas zur Durchführung der
Regeneration.
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Das
Einspritzventil HCIV ist stromaufwärts vor der Abgasbehandlungsvorrichtung 14 angeordnet
und bringt das Reagenzmittel in den Abgasbereich 13 ein.
Das Einspritzventil HCIV ist vorzugsweise als Rückschlagventil realisiert.
In jedem Fall weist das Einspritz ventil HCIV einen Öffnungsdruck PF_HCN
auf der insbesondere bei einer Realisierung als Rückschlagventil
auf einen definierten Wert festgelegt werden kann.
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Bei
dem Reagenzmittel handelt es sich beispielsweise um Kraftstoff,
sodass ein separates Mitführen
eines Reagenzmittels in einem Kraftfahrzeug entfallen kann. Aufgrund
der leichten Entzündbarkeit von
Kraftstoff und insbesondere von Kraftstoffdampf sind erhöhte Sicherheitsanforderungen
zu erfüllen.
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Das
Reagenzmittel wird von der Pumpe 31 auf den vorgegebenen
Quellendruck PQ_HC gebracht, der beispielsweise bei 600 kPa liegt.
Die separat gezeigte Pumpe 31 kann entfallen, wenn Kraftstoff
als Reagenzmittel eingesetzt wird. In diesem Fall kann der Kraftstoff
aus einem Niederdruck-Kraftstoffkreis der Brennkraftmaschine 10 entnommen werden,
der eine beispielsweise in einem Kraftstofftank angeordnete Kraftstoffpumpe
enthält.
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Der
Reagenzmittelpfad 30 enthält deshalb das erste Ventil
FCV, welches beispielsweise als Sicherheitsventil ausgebildet ist,
das vom ersten Ventil-Ansteuersignal s_FCV vorzugsweise entweder vollständig geöffnet oder
geschlossen wird.
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Die
Durchflussrate des Reagenzmittels kann mit dem stromabwärts angeordneten
zweiten Ventil DDV, welches als Dosierventil realisiert ist, eingestellt werden.
Vorzugsweise wird das zweite Ventil DDV kontinuierlich verstellt,
wobei vorzugsweise ein getakteter Betrieb vorgesehen wird, bei welchem
das zweite Ventil DDV vom zweiten Ventil-Ansteuersignal s_DDV in schneller zeitliche
Folge geöffnet
und geschlossen wird.
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Aufgrund
der im Abgasbereich 13 möglichen hohen Temperaturen
kann es erforderlich sein, das erste und zweite Ventil FCV, DDV
vom Abgasbereich 13 getrennt anzuordnen und die Einbringung
des Reagenzmittels mit dem Einspritzventil HCIV durchzuführen, welches
kostengünstig
mit einer hohen Temperaturbeständigkeit
hergestellt werden kann. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind das erste
Ventil FCV und das zweite Ventil DDV in der Dosier- und Sicherheitsvorrichtung
MSU angeordnet.
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Zwischen
dein ersten Ventil FCV und dem zweiten Ventil DDV steht dein Reagenzmittel
das erste Volumen Vol1 zur Verfügung,
an welchem der erste Drucksensor 32 angeordnet ist, welcher
das erste Druck-Messsignal p1_NC bereitstellt.
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Zwischen
dem zweiten Ventil DDV und dem Einspritzventil HCIV steht dem Reagenzmittel
das zweite Volumen Vol2 zur Verfügung,
an welchem der zweite Drucksensor 34 angeordnet ist, welcher
das zweite Druck-Messsignal p2_HC bereitstellt. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise
kann auf der Bewertung des ersten Druck-Messsignals p1_HC und/oder
des zweiten Druck-Messsignals p2_HC beruhen.
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Mit
der Diagnose kann eine Leckage im ersten Volumen Vol1 und/oder dem
zweiten Volumen Vol2 detektiert werden. Die Diagnose ist prinzipiell – wie aus
dem Stand der Technik entnehmbar – statisch durchführbar, wobei
beide Ventile FCV, DDV oder zumindest eines der beiden Ventile FCV,
DDV entweder statisch geöffnet
oder geschlossen ist. Der Begriff „statisch" bedeutet, dass dynamische Vorgänge während der
Strömung
des Reagenzmittels nicht beachtet werden und davon ausgegangen wird,
dass die dynamischen Vorgänge
keinen Einfluss auf das Diagnoseergebnis haben. Anhand von Versuchen wurde
erkannt, dass dynamische Vorgänge
im Reagenzmittelpfad 30 einen Einfluss auf das Diagnoseergebnis
haben können.
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Erfindungsgemäß ist deshalb
vorgesehen, das erste und zweite Ventil FCV, DDV während der Diagnose
in einem Wechselzyklus abwechselnd zu öffnen.
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Während des
normalen Dosierbetriebs legt die Reagenzmittel-Dosiersteuerung 35 bei
vorliegendem Dosiersignal 38 das erste und zweite Ventil-Ansteuersignal
s_FCV,s_DDV derart fest, dass das erste Ventil FCV vollständig geöffnet und
das zweite Ventil DDV in Abhängigkeit
von der vorgegebenen Dosiermenge auf einen bestimmten Öffnungsquerschnitt
bzw. eine bestimmte Dosier-Taktfrequenz eingestellt wird. Dadurch
wird der Dosier-Volumenstrom ms_HC_N festgelegt.
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Die
Diagnosesteuerung 39 startet die Diagnose mit dem Diagnosesignal 40,
das sowohl den Vergleicher 33 aktiviert als auch die Reagenzmittel-Dosiersteuerung 35 zur
Abgabe der in den 2b, 2c und 3b, 3c gezeigten
Ventil-Ansteuersignale s_FCV, s_DDV veranlasst. Ziel der Vorgehensweise
ist, den Reagenzmittel-Volumenstrom gegenüber dem während der normalen Dosierung
des Reagenzmittels auftretenden Dosier-Volumenstrom ms_HC_N auf den Diagnose-Volumenstrom
ms_HC_D zu vermindern. Mit dieser Maßnahme kann der Einfluss der
dynamischen Vorgänge
auf das Diagnoseergebnis gezielt vermindert werden.
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Der
verminderte Diagnose-Volumenstrom ms_HC_D führt zunächst dazu, dass dynamische Druckabfälle an den
einzelnen Bauteilen im Reagenzmittelpfad 30 vermindert
werden, sodass das erste und/oder zweite Druck-Messsignal p1_HC, p2_HC
den im ersten und/oder zweiten Volumen Vol1, Vol2 herrschenden guasistationären Reagenzmitteldruck
erfassen können.
Insbesondere wird mit der Vorgabe des Diagnose-Volumenstroms ms_HC_D
eine Schwingung des Reagenzmittels insbesondere im zweiten Volumen
Vol2 wirksam unterdrückt,
welche insbesondere beobachtet werden kann, wenn das Einspritzventil
HCIV als Rückschlagventil
mit einem gezielt vorgegebenen Öffnungsdruck PF_HCIV
ausgestaltet ist.
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Durch
die Vorgabe des gegenüber
dem Dosier-Volumenstrom ms_HC_N verminderten Diagnose-Volumenstroms
ms_HC_D kann erreicht werden, dass das zweite Volumen Vol2 entweder
langsam aufgepumpt wird, bis der Reagenzmitteldruck den Öffnungsdruck
PF_HCIV des Einspritzventils HCIV erreicht oder dass der Reagenzmitteldruck
im Bereich des Öffnungsdrucks
PF_HCIV verharrt. Das Einspritzventil HCIV wird beim Erreichen des Öffnungsdrucks
PF_HCIV zwar öffnen,
aber aufgrund des begrenzten Diagnose-Volumenstroms ms_HC_D nur
eine geringe Reagenzmittelmenge durchströmen lassen bis das Einspritzventil
HCIV wieder schließt.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist
es deshalb möglich,
den Reagenzmitteldruck im zweiten Volumen Vol2 gezielt im Bereich
des Öffnungsdrucks
PF_HCIV des Einspritzventils HCIV zu halten, ohne dass eine nennenswerte
Dosierung des Reagenzmittels stattfindet. Dadurch kann anhand einer
Bewertung des ersten und/oder zweiten Druck-Messsignals p1_HC, p2_HC
im Vergleicher 33 eine zuverlässige Diagnose hinsichtlich
einer Leckage im ersten und/oder zweiten Volumen Vol1, Vol2 durchgeführt werden.
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2a zeigt
einen möglichen
zeitlichen Verlauf des ersten Reagenzmittel-Messsignals p1_HC. In
der 10. Sekunde wird davon ausgegangen, dass das zweite Volumen
Vol2 entleert ist. Mit dem Öffnen des
ersten Ventils FCV für
die erste Öffnungszeit ti_D_FCV,
wobei gleichzeitig das zweite Ventil DDV geschlossen ist, wird das
erste Volumen Vol1 gefüllt. In
diesem Zustand erfasst der erste Drucksensor 32 den Quellendruck
PQ_HC. Anschließend
wird das erste Ventil FCV geschlossen und das zweite Ventil DDV
geöffnet.
In Abhängigkeit
von der zweiten Öffnungszeit
ti_D_DDV kann ein Teil des im ers ten Volumen Vol1 enthaltenen Reagenzmittels
in das zweite Volumen Vol2 strömen
oder es findet ein vollständiger
Ausgleich bei einer längeren
zweiten Öffnungszeit
ti_D_DDV statt. Dementsprechend zeigt das erste Druck-Messsignal
p1_HC einen Druckanstieg.
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In
Abhängigkeit
einerseits von den Volumen-Verhältnissen
und andererseits von den Taktzeiten des ersten und zweiten Ventils
FCV, DDV, beispielsweise von der Öffnungszeit ti_D_DDV, kann bereits
im ersten Wechselzyklus vorgesehen sein, dass der Druck bis in den
Bereich des Öffnungsdrucks
PF_HCIV des Einspritzventils HCIV ansteigt. Wesentlich ist die Begrenzung
des Diagnose-Volumenstroms ms_HC_D auf einen niedrigeren Wert gegenüber dem
Dosier-Volumenstrom ms_HC_N.
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Alternativ
zum gezeigten Ausführungsbeispiel,
bei dem die Diagnose ausgehend vom Minimaldruck p_min gestartet
wird, kann von jedem Druck ausgehend die Diagnose gestartet werden.
Sofern der Druck oberhalb des Öffnungsdrucks
PF_HCIV liegt, wird durch das Öffnen
des Einspritzventils HCIV der Reagenzmitteldruck bis in den Bereich
des Öffnungsdrucks
PF_HCIV vermindert.
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Bei
dem in 2a gezeigten Ausführungsbeispiel
wird davon ausgegangen, dass das erste Druck-Messsignal p1_HC bis
zur 17. oder 18. Sekunde auf den Öffnungsdruck PF_HCN ansteigt.
Wenn der der Reagenzmitteldruck im Bereich des Öffnungsdrucks PF_HCIV liegt,
kann das Einspritzventil HCIV kurzzeitig öffnen, sodass der Reagenzmitteldruck
sich im Bereich des Öffnungsdrucks
PF_HCIV stabilisiert, sofern im ersten und/oder zweiten Volumen
Vol1, Vol2 keine Leckage vorliegt. Wenn dies aber der Fall ist,
findet ein Druckabfall statt.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
wird davon ausgegangen, dass im Bereich zwischen der 18. und 19.
Sekunde eine Leckage im zweiten Volumen Vol2 aufgetreten ist, wobei
weiterhin angenommen wird, dass die Leckage zu einem vollständigen Druckfall
bis auf den Minimaldruck p_min führt,
wobei der Minimaldruck p_min im allgemeinen dem Umgebungs-Luftdruck
entspricht. Der Druckabfall kann vom ersten Drucksensor 32 erst
erfasst werden, wenn das zweite Ventil DDV geöffnet wird. Sofern die Leckage
im ersten Volumen Vol1 auftritt, erfasst der erste Drucksensor 32 den
Druckabfall sofort. Aufgrund des innerhalb eines Wechselzyklus nur
begrenzt zur Verfügung
gestellten Reagenzmittels in den Volumina Vol1, Vol2 ermöglicht die
erfindungsgemäße Vorgehensweise
die Detektion vergleichsweise kleiner Leckagen. Insbesondere wird
das erste Druck-Messsignal p1_HC nicht von Störsignalen aufgrund von Schwingungen
des Reagenzmittels im Reagenzmittelpfad 30 verfälscht.
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Gemäß einer
Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Volumen Vol1 kleiner
ist als das zweite Volumen Vol2. Dadurch eröffnet sich für die erste Öffnungszeit
ti_D_FCV und/oder die zweite Öffnungszeit
ti_D_DDV des ersten und/oder zweiten Ventils FCV, DDV ein größerer Spielraum.
Insbesondere die zweite Öffnungszeit
ti_D_DDV des zweiten Ventils DDV kann derart lang gewählt werden,
dass ein vollständiger
Ausgleich des Reagenzmittels in beiden Volumina Vol1, Vol2 stattfinden
kann. Mit dieser Maßnahme
können
allein bereits durch die gezielte Vorgabe der beiden Volumina Vol1,
Vol2 die dynamischen Verhältnisse
beeinflusst werden.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die erste und/oder zweite Öffnungszeit
ti_D_FCV, ti_D_DDV des ersten und/oder zweiten Ventils FCV, DDV
auf einen Wert festgelegt ist, bei dem der Druckanstieg/Zeit auf
einen Maximalwert begrenzt ist. Der maximale Druckanstieg kann auftreten,
wenn das zweite Volumen Vol2 zu Beginn der Diagnose vollständig entleert
ist. Die Begrenzung des Druckgradienten auf einen Maximalwert trägt ebenfalls
dazu bei, die Auswirkungen der dynamischen Verhältnisse auf das Diagnoseergebnis
zu vermindern.
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Aus
den in den 2b, 2c gezeigten Ventil-Ansteuersignalen
s_FCV, s_DDV kann entnommen werden, dass sich die Öffnungszeiten ti_D_FCV,
ti_D_DDV der beiden Ventile FCV, DDV nicht überlappen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist
angenommen, dass der Wechselzyklus innerhalb einer Periodendauer
ti_P stattfindet, die im gezeigten Ausführungsbeispiel 1 Sekunde beträgt. In einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
wird die Periodendauer ti_P auf einen Wert von höchstens 1 Sekunde festgelegt
und kann bis auf 20 Millisekunden verringert werden. Entsprechend
sind die Öffnungszeiten ti_D_FCV,
ti_D_DDV anzupassen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird von Öffnungszeiten
ti_D_FCV, ti_D_DDV von kleiner oder höchstens gleich 0,5 Sekunden
ausgegangen, wobei eine Verminderung bis auf 10 Millisekunden vorgesehen
sein kann.
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In 3a ist
der zeitliche Verlauf des zweiten Druck-Messsignals p2_HC bei der
gleichen Ausgangsituation gezeigt, wie sie der 2a zugrunde gelegen
hat. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird
davon ausgegangen, dass die Diagnose bei einem entleerten zweiten
Volumen Vol2 beginnt, bei welchem der Minimaldruck p_min auftritt.
Auf grund der Abtrennung des ersten Volumens Vol1 vom zweiten Volumen
Vol2 während
der Befüllung
des ersten Volumens Vol1, erfasst der zweite Drucksensor 34 den
Quellendruck PQ_HC nicht mehr. Stattdessen steigt mit jedem Öffnen des
zweiten Ventils DDV der Reagenzmitteldruck stufenweise bis auf Bereich
des Öffnungsdrucks
PF_HCIV an, der beispielsweise mit der 18. Sekunde erreicht sein
soll. Wie bereits erwähnt,
kann die Diagnose ausgehend von jedem Druck gestartet werden.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
wird davon ausgegangen, dass in der 18,5. Sekunde eine Leckage aufgetreten
ist, wobei weiterhin unterstellt wird, dass die Leckage eine Größe aufweist,
die zu einem Druckabfall bis auf den Minimaldruck p_min führt. Ein
derartiger Druckabfall kann vom zweiten Drucksensor 34 zu
jedem Zeitpunkt detektiert werden, sofern die Leckage im zweiten
Volumen Vol2 auftritt. Sofern eine Leckage im ersten Volumen Vol1 auftritt,
kann der zweite Drucksensor 34 den Druckabfall erst mit
dem Öffnen
des zweiten Ventils DDV detektieren.
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Der
Vergleicher 33 vergleicht das erste und/oder zweite Druck-Messsignal
p1_HC, p2_HC mit dem Schwellenwert SW, welcher von der Schwellenwert-Vorgabe 41 bereitgestellt
wird. Anstelle eines einzigen Wertes kann als Schwellenwert SW ein
Toleranzband vorgegeben werden. Der Schwellenwert SW wird auf einen
Wert oder einen Bereich festgelegt, der unterhalb des Öffningsdrucks
PF_HCIV des Einspritzventils HCIV liegt.
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Zu
berücksichtigen
ist ein eventuell vorgesehenes Befüllen des zweiten Volumens Vol2,
ausgehend vom entleerten Zustand, wie in den Ausführungsbeispielen
gezeigt, bzw. durch gleichzeitig kurzes Öffnen des ersten und zweiten
Ventils FCV, DDV. Der zweite Vergleicher 33 darf bei dieser
Ausgangssituation den Vergleich erst nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit
oder nach einer vorgegebenen Anzahl von Wechselzyklen durchführen, um
eine Fehldiagnose auszuschließen.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel
darf der Vergleicher das erste und/oder zweite Druck-Messsignal
p1_HC, p2_HC ab etwa der 17. Sekunde mit dem Schwellenwert SW vergleichen.
Abhängig
von den Volumenverhältnissen
kann die oben beschriebene kurzzeitige Öffnung des ersten und zweiten
Ventils FCV, DDV die Zeit bis zum ersten Vergleich mit dem Schwellenwert
SW deutlich verkürzen.
Sofern danach eine Unterschreitung des Schwellenwerts SW oder eines
Toleranzbandes festgestellt wird, stellt der Vergleicher 33 das
Fehlersignal F bereit, wel ches beispielsweise in einen Fehlerspeicher
hinterlegt oder zur Anzeige gebracht werden kann.