DE102008002510B4 - Method for operating a reagent dosing device and device for carrying out the method - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Betreiben einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung (20), die ein Reagenzmittel in einen Abgaskanal (26) eines Verbrennungsmotors (12) eines Kraftfahrzeugs (10) dosiert, bei dem die Dosiermenge mit einem elektromagnetisch betätigten Dosierventil (24) vorgegeben wird, das mit einem impulsbreitenmodulierten Ansteuersignal (s_DV) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal (s_DV) des Dosierventils (24) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs (10) festgelegt wird, wobei ein Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwert (v_SW) vorgesehen ist und dass das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal (s_DV) nur bei einer Unterschreitung des Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwerts (v_SW) in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit (v) des Kraftfahrzeugs (10) festgelegt wird.Method for operating a reagent metering device (20) which meters a reagent into an exhaust gas duct (26) of an internal combustion engine (12) of a motor vehicle (10), in which the metered quantity is specified using an electromagnetically actuated metering valve (24) which is equipped with a pulse-width-modulated control signal (s_DV), characterized in that the pulse-width-modulated control signal (s_DV) of the metering valve (24) is defined as a function of the driving speed (v) of the motor vehicle (10), a driving speed threshold value (v_SW) being provided and that the pulse-width-modulated control signal (s_DV) is defined only when the vehicle speed falls below the threshold value (v_SW) as a function of the vehicle speed (v) of the motor vehicle (10).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung, die ein Reagenzmittel in einen Abgaskanal eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs dosiert, und von einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The invention is based on a method for operating a reagent metering device, which meters a reagent into an exhaust gas duct of an internal combustion engine of a motor vehicle, and on a device for carrying out the method according to the species of the independent claims.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Steuergerätprogramm sowie ein Steuergerät-Programmprodukt.The present invention also relates to a control unit program and a control unit program product.
Stand der TechnikState of the art
Die
In der
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Die
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Neben der Vorgabe eines impulsbreitenmodulierten Positioniersignals mit konstanter Periodendauer und veränderbaren Impulsdauern kann alternativ ein impulsbreitenmoduliertes Signal mit fest vorgegebenen Impulsdauern und variabler Periodendauer vorgesehen sein.In addition to specifying a pulse-width-modulated positioning signal with a constant period and variable pulse durations, a pulse-width-modulated signal with a fixed pulse duration and a variable period can alternatively be provided.
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung, welche ein Reagenzmittel oder eine Vorstufe eines Reagenzmittels in einen Abgaskanal eines Verbrennungsmotors dosiert, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, bei denen die Geräuschemission optimiert ist.The invention is based on the object of specifying a method for operating a reagent metering device, which meters a reagent or a precursor of a reagent into an exhaust gas duct of an internal combustion engine, and a device for carrying out the method, in which the noise emission is optimized.
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Merkmale jeweils gelöst.The object is achieved in each case by the features specified in the independent claims.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Betreiben einer Reagenzmittel-Dosiervorrichtung geht von einem Dosierbetrieb aus, bei welchem ein Reagenzmittel in einen Abgaskanal eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs dosiert wird, wobei die Dosiermenge mit einem elektromagnetisch betätigten Dosierventil vorgegeben wird, welches mit einem impulsbreitenmodulierten Ansteuersignal angesteuert wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal des Dosierventils in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt wird.The procedure according to the invention for operating a reagent metering device is based on a metering operation in which a reagent is metered into an exhaust gas duct of an internal combustion engine of a motor vehicle, the metered quantity being specified with an electromagnetically actuated metering valve which is controlled with a pulse width modulated control signal. According to the invention it is provided that the pulse width modulated control signal of the metering valve is defined as a function of the driving speed of the motor vehicle.
Der normale Dosierbetrieb kann aufgrund der Schaltvorgänge des Dosierventils zu Geräuschen führen, die bei höheren Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs im Au-ßenbereich nicht weiter stören, da sie von anderen Fahrgeräuschen übertönt werden. Die Geräusche entstehen insbesondere dadurch, dass der Schaltvorgang des Dosierventils die das Dosierventil umgebene elastische Mechanikstruktur, beispielsweise einen Ventiladapter, zu Schwingungen anregt, die von der Oberfläche der Struktur auf die umgebende Luft übertragen und als Luftschall abgestrahlt werden. Hier greift die erfindungsgemäße Vorgehensweise dadurch ein, dass das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal des Dosierventils in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt wird. Das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal, das im Wesentlichen von der zu beseitigenden NOx-Emission des Verbrennungsmotors festgelegt wird, wird zumindest zusätzlich von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs beeinflusst. Die Beeinflussung wird derart vorgenommen, dass das im Außenbereich hörbare Geräusch des Schaltvorgangs des Dosierventils minimiert wird. Der erforderliche Eingriff in das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal wird vorzugsweise experimentell ermittelt.Due to the switching processes of the metering valve, normal metering operation can lead to noises which are no longer a problem when the motor vehicle is driving at higher speeds outdoors, since they are drowned out by other driving noises. The noises arise in particular because the switching process of the metering valve excites the elastic mechanical structure surrounding the metering valve, for example a valve adapter, to vibrate, which are transmitted from the surface of the structure to the surrounding air and radiated as airborne noise. The procedure according to the invention intervenes here in that the pulse-width-modulated control signal of the metering valve is defined as a function of the driving speed of the motor vehicle. The pulse-width-modulated control signal, which is essentially determined by the NOx emissions to be removed from the internal combustion engine, is at least additionally influenced by the driving speed of the motor vehicle. The influencing is carried out in such a way that the noise of the switching process of the dosing valve, which can be heard outside, is minimized. The required intervention in the pulse width modulated drive signal is preferably determined experimentally.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.Advantageous developments and refinements of the procedure according to the invention result from the dependent claims.
Eine erste Ausgestaltung sieht vor, dass die Periodendauer des impulsbreitenmodulierten Ansteuersignals bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verringert wird. Mit dieser Maßnahme wird die Frequenz des Geräuschs bei langsamer werdender Fahrgeschwindigkeit abgesenkt und gelangt dadurch in einen Frequenzbereich, der als weniger störend empfunden wird.A first embodiment provides that the period of the pulse-width-modulated control signal is reduced as the driving speed of the motor vehicle decreases. With this measure, the frequency of the noise is lowered as the driving speed decreases and thus reaches a frequency range that is perceived as less disturbing.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht vor, dass die Periodendauer des impulsbreitenmodulierten Ansteuersignals bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs kontinuierlich verringert wird. Die Periodendauer wird demnach verlängert, wenn gleichzeitig die Fahrgeschwindigkeit abnimmt.A further development of this embodiment provides that the period of the pulse-width-modulated control signal is continuously reduced as the driving speed of the motor vehicle decreases. Accordingly, the period is lengthened if the driving speed decreases at the same time.
Eine andere Weiterbildung dieser Ausgestaltungen sieht vor, dass die Periodendauer des impulsbreitenmodulierten Ansteuersignals auf eine maximale Periodendauer begrenzt wird, die beispielsweise bei 1 Sekunde liegt. Mit dieser Maßnahme kann der erforderliche Reagenzmittel-Dosierbetrieb aufrecht erhalten werden. Dadurch wird auch bei einem stehenden Kraftfahrzeug die Reagenzmittel-Dosierung weiterhin aufrechterhalten.Another development of these refinements provides that the period of the pulse-width-modulated drive signal is limited to a maximum period of 1 second, for example. With this measure, the necessary reagent dosing operation can be maintained. As a result, the reagent metering is maintained even when the motor vehicle is stationary.
Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass die Impulsdauer des impulsbreitenmodulierten Ansteuersignals bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs verlängert wird, wobei gemäß einer Weiterbildung vorgesehen sein kann, dass die Impulsdauer kontinuierlich verlängert wird.Another embodiment provides that the pulse duration of the pulse-width-modulated control signal is lengthened as the driving speed of the motor vehicle decreases, it being possible according to a further development that the pulse duration is continuously lengthened.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltungen sieht vor, dass die Impulsdauer des impulsbreitenmodulierten Ansteuersignals auf eine minimale Impulsdauer begrenzt wird. Auch diese Maßnahme sorgt dafür, dass der erforderliche Reagenzmittel-Dosierbetrieb aufrecht erhalten werden kann.A development of these refinements provides that the pulse duration of the pulse-width-modulated drive signal is limited to a minimum pulse duration. This measure also ensures that the required reagent metering operation can be maintained.
Gemäß einer Ausgestaltung ist ein Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwert vorgesehen, wobei das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal nur bei einer Unterschreitung des Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwerts in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs festgelegt wird. Dadurch wird in die normale Dosierung nur unterhalb des Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwerts eingegriffen.According to one embodiment, a driving speed threshold value is provided, with the pulse-width-modulated control signal only at falling below the driving speed threshold value as a function of the driving speed of the motor vehicle. As a result, the normal dosage is only intervened below the driving speed threshold value.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft zunächst ein speziell hergerichtetes Steuergerät. Das Steuergerät enthält als Mittel zur Durchführung des Verfahrens insbesondere eine Dosiersignal-Festlegung und eine Ansteuersignal- Festlegung.The device according to the invention for carrying out the method initially relates to a specially designed control unit. As a means for carrying out the method, the control unit contains in particular a dosing signal determination and a control signal determination.
Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Steuergerätprogramm abgelegt sind.The control unit preferably contains at least one electrical memory in which the method steps are stored as a control unit program.
Das erfindungsgemäße Steuergerätprogramm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es in einem Steuergerät abläuft.The control unit program according to the invention provides that all steps of the method according to the invention are carried out when it runs in a control unit.
Das erfindungsgemäße Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm in einem Steuergerät abläuft.The control unit program product according to the invention with a program code stored on a machine-readable carrier executes the method according to the invention when the program runs in a control unit.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
Figurenlistecharacter list
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1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemä-ßes Verfahren abläuft und1 shows a technical environment in which a method according to the invention takes place and -
2a und2b zeigen Ansteuersignale in Abhängigkeit von der Zeit.2a and2 B show control signals as a function of time.
Detaillierte Beschreibung der AusführungsbeispieleDetailed description of the exemplary embodiments
Die Lufterfassung 16 stellt einem Steuergerät 30 ein Luftsignal ms_L zur Verfügung. Das Steuergerät 30 stellt dem Dosierventil 24 ein Ansteuersignal s_DV zur Verfügung.
Das Steuergerät 30 enthält eine NOx-Rohemissions-Ermittlung 32, welcher das Luftsignal ms_L sowie ein Maß Md für die Last des Verbrennungsmotors 12 zur Verfügung gestellt werden und welche eine berechnete NOx-Rohemission ms_NOx_Sim des Verbrennungsmotors 12 bereitstellt.The
Das Steuergerät 20 enthält weiterhin eine Dosiersignal-Festlegung 34, welcher die berechnete NOx-Rohemission ms_NOx_Sim des Verbrennungsmotors 12, die Temperatur te_Kat des Katalysators 22 sowie weitere, nicht näher bezeichnete Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt werden und welche ein Dosiersignal s_Rea bereitstellt. Das Dosiersignal s_Rea hängt damit insbesondere von der NOx-Rohemission des Verbrennungsmotors 12 ab, wobei zumindest die Temperatur te_Kat des SCR-Katalysators 22 berücksichtigt wird. Der als SCR-Katalysator ausgestaltete Katalysator 22 weist einen Konvertierungs-Wirkungsgrad auf, der bei niedrigen und bei hohen Temperaturen te_Kat gering ist und dazwischen ein Maximum durchläuft. Weiterhin weist ein SCR-Katalysator 22 ein Reagenzmittel-Speichervermögen auf, welches mit abnehmender Temperatur kontinuierlich ansteigt. Als Reagenzmittel ist beispielsweise Ammoniak vorgesehen, welches von der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 20 unmittelbar in den Abgaskanal 26 stromaufwärts vor den SCR-Katalysator 22 dosiert werden kann. Vorzugsweise wird eine Vorstufe des benötigten Reagenzmittels, beispielsweise eine Harnstoff-Wasser-Lösung dosiert.The
Prinzipiell könnte das Dosiersignal s_Rea dem Magnetventil 24 der Reagenzmittel-Dosiervorrichtung 20 unmittelbar zur Verfügung gestellt werden. Gemäß der Erfindung ist jedoch weiterhin zumindest eine Beeinflussung des Ansteuersignals s_DV des Magnetventils 24 in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 10 vorgesehen. Die Berücksichtigung der Fahrgeschwindigkeit v erfolgt in der Ansteuersignal-Festlegung 36, der neben dem Dosiersignal s_Rea die Fahrgeschwindigkeit v des Kraftfahrzeugs 10, ein Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwert v_SW, eine maximale Periodendauer PRT_v_Max des Ansteuersignals s_DV sowie eine minimale Impulsdauer PD_v_Min des Ansteuersignals s_DV zur Verfügung gestellt werden und welche das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal s_DV bereitstellt. Das Ansteuersignal s_DV wird dem Magnetventil 24 im Rahmen eines getakteten Betriebs zur Verfügung gestellt.In principle, the dosing signal s_Rea could be made available directly to the
Das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal s_DV ist in
Während einer ersten Periodendauer PRT_N1 des Ansteuersignals s_DV wird eine erste Impulsdauer PD_N1 vorgegeben. Zur Umsetzung des Dosiersignals s_Rea in das Ansteuersignal s_DV können sowohl die erste Periodendauer PRT_N1 als auch die erste Impulsdauer PD_N1 variiert werden.A first pulse duration PD_N1 is specified during a first period duration PRT_N1 of the control signal s_DV. Both the first period duration PRT_N1 and the first pulse duration PD_N1 can be varied in order to convert the dosing signal s_Rea into the control signal s_DV.
Nach dem Ablauf der ersten Periodendauer PRT_N1 soll eine erhöhte Dosieranforderung auftreten, die sich im Dosiersignal s_Rea widerspiegelt. Die erhöhte Dosieranforderung soll während einer zweiten Periodendauer PRT_N2 vorliegen, während der die zweite Impulsdauer PD_N2 auftreten soll. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, dass die erhöhte Dosieranforderung sowohl durch eine Verkürzung der zweiten Periodendauer PRT_N2 gegenüber der ersten Periodendauer PRT_N1 als auch durch eine Verlängerung der zweiten Impulsdauer PD_N2 gegenüber der ersten Impulsdauer PD_N1 realisiert wird. Prinzipiell ist es ausreichend, wenn entweder die zweite Periodendauer PRT_N2 verkürzt oder die zweite Impulsdauer PD_N2 verlängert werden.After the end of the first period PRT_N1, an increased dosing requirement should occur, which is reflected in the dosing signal s_Rea. The increased dosing requirement should be present during a second period duration PRT_N2, during which the second pulse duration PD_N2 should occur. In the exemplary embodiment shown, it is assumed that the increased dosing requirement is realized both by shortening the second period PRT_N2 compared to the first period PRT_N1 and by lengthening the second pulse duration PD_N2 compared to the first pulse duration PD_N1. In principle, it is sufficient if either the second period duration PRT_N2 is shortened or the second pulse duration PD_N2 is lengthened.
Das impulsbreitenmodulierte Ansteuersignal s_DV ist in
Gegenüber dem in
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist davon ausgegangen, dass gemäß
Weiterhin ist im gezeigten Ausführungsbeispiel davon ausgegangen, dass gemäß
Im Anschluss an die erste maximale geschwindigkeitsabhängige Periodendauer PRT_v_Max ist eine kürzere zweite geschwindigkeitsabhängige Periodendauer PRT_v gezeigt, während der ebenfalls nur eine geschwindigkeitsabhängige Impulsdauer PD_v auftreten soll, wobei die zweite geschwindigkeitsabhängige Impulsdauer PD_v länger ist als die minimale erste geschwindigkeitsabhängige Impulsdauer PD_v_Min. Sowohl aufgrund der verkürzten zweiten geschwindigkeitsabhängigen Periodendauer PRT_v als auch aufgrund der zusätzlich verlängerten zweiten geschwindigkeitsabhängigen Impulsdauer PD_v wird während der zweiten geschwindigkeitsabhängigen Periodendauer PRT_v eine größere Reagenzmittelmenge dosiert.Following the first maximum speed-dependent period PRT_v_Max, a shorter second speed-dependent period PRT_v is shown, during which only one speed-dependent pulse duration PD_v should also occur, the second speed-dependent pulse duration PD_v being longer than the minimum first speed-dependent pulse duration PD_v_Min. Both because of the shortened second speed-dependent period PRT_v and because of the additionally lengthened second speed-dependent pulse duration PD_v, a larger amount of reagent is metered during the second speed-dependent period PRT_v.
Der geschwindigkeitsabhängige Eingriff in die Priodendauer PRT_v und/oder die Impulsdauer PD_v des impulsbreitenmodulierten Ansteuersignals s_DV, der im Allgemeinen zumindest zu einer Verlängerung der geschwindigkeitsabhängigen Periodendauer PRT_v bei geringer werdenden Geschwindigkeiten führt, hat keinen negativen Einfluss auf die erforderliche Reagenzmittel-Dosierung, weil bei niedrigen Fahrgeschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs 10, entsprechend einer niedrigen Last des Verbrennungsmotors 12, eine dementsprechend geringere NOx-Rohmission auftritt, zu deren Beseitigung eine geringere Reagenzmittelmenge erforderlich ist als bei hohen Fahrgeschwindigkeiten v.The speed-dependent intervention in the period duration PRT_v and/or the pulse duration PD_v of the pulse-width-modulated control signal s_DV, which generally leads to at least an extension of the speed-dependent period duration PRT_v at decreasing speeds, has no negative impact on the required reagent metering because at low driving speeds of the
Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der Eingriff der Fahrgeschwindigkeit v in das Ansteuersignal s_DV kontinuierlich erfolgt, wobei gegebenenfalls der Fahrgeschwindigkeits-Schwellenwert v_SW vorgesehen ist. Der kontinuierliche Eingriff soll bedeuten, dass bei abnehmender Fahrgeschwindigkeit v die geschwindigkeitsabhängige Periodendauer PRT_v und die geschwindigkeitsabhängige Impulsdauer PD_v oder nur die geschwindigkeitsabhängige Periodendauer PRT_v oder die geschwindigkeitsabhängige Impulsdauer PD_v entsprechend kontinuierlich verlängert werden. Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Eingriff stufenförmig erfolgt, wobei zumindest eine Stufe vorgesehen ist. Auch in diesem Fall können die geschwindigkeitsabhängige Periodendauer PD_v und die geschwindigkeitsabhängige Impulsdauer PD_v oder nur eine dieser Größen stufenförmig geändert werden.According to one embodiment, it can be provided that the intervention of the driving speed v in the activation signal s_DV takes place continuously, with the driving speed threshold value v_SW being provided if necessary. The continuous intervention should mean that with decreasing driving speed v the speed-dependent period PRT_v and the speed The speed-dependent pulse duration PD_v or only the speed-dependent period duration PRT_v or the speed-dependent pulse duration PD_v can be continuously lengthened accordingly. As an alternative to this, provision can be made for the engagement to take place in stages, with at least one stage being provided. In this case, too, the speed-dependent period duration PD_v and the speed-dependent pulse duration PD_v or only one of these variables can be changed in steps.
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