DE102008005988B4

DE102008005988B4 - Verfahren zur Diagnose einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102008005988B4
Application number: DE102008005988.9A
Authority: DE
Inventors: Ch. Shivanand; Peter Huebner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2017-05-11
Anticipated expiration: 2028-01-25
Also published as: US20090188309A1; FR2926847B1; US8132449B2; DE102008005988A1; FR2926847A1

Abstract

Verfahren zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung (22), die ein Reagenzmittel (16) in den Abgasbereich (11) eines Verbrennungsprozesses dosiert, wobei das Reagenzmittel (16) von einer Pumpe (17) auf einen Dosierdruck (p_Ds) gebracht und von dem Dosierventil (14) dosiert wird, bei welchem die Diagnose anhand einer Bewertung eines Druckabfalls (50, 51, 60, 61) des Reagenzmittels (16) vorgenommen wird, bei welchem die Pumpe (17) abgeschaltet, ein anschließend auftretender Druckabfall (50, 51, 60, 61) bewertet und bei der Bewertung des Druckabfalls (50, 51, 60, 61) ein Leckverlust der Pumpe (17) berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckverlust der Pumpe (17) durch ein Öffnen eines Bypassventils (21) berücksichtigt wird.

Description

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.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Steuergerätprogramm sowie ein Steuergerät-Programmprodukt.
Stand der Technik
In der DE 101 39 142 A1 ist eine Abgasbehandlungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei der zur Verringerung der NOx-Emissionen ein SCR-Katalysator (Selective-Catalytic-Reduction) eingesetzt ist, der die im Abgas enthaltenen Stickoxide mit dem Reduktionsmittel Ammoniak zu Stickstoff reduziert. Das Ammoniak wird im Abgasbereich der Brennkraftmaschine aus einer in den Abgasbereich stromaufwärts vor den SCR-Katalysator eingesprühten Harnstoff-Wasser-Lösung gewonnen. Die in einem Vorratstank gelagerte Harnstoff-Wasser-Lösung wird mit einer Pumpe auf einen vorgegebenen Dosierdruck gebracht. Zur Dosierung der Harnstoff-Wasser-Lösung in Abhängigkeit vom Bedarf ist ein Dosierventil vorgesehen, das auf einen vorgegebenen Durchfluss eingestellt wird.
In der DE 10 2004 044 506 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei denen ebenfalls ein unter Druck stehendes Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine vor einen SCR-Katalysator eingesprüht wird. Das bekannte System verwendet zur Unterstützung des Sprühvorgangs Druckluft, die über ein Rückschlagventil geführt wird, das einen Öffnungsdruck aufweist. Vorgesehen ist eine Diagnose des Druckluftdrucks, die zu einem Startzeitpunkt der Diagnose 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.
In der DE 10 2005 001 119 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die das Einsprühen eines oxidierbaren Reagenzmittels in Form von Kraftstoff in den Abgasbereich einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor eine Abgasbehandlungseinrichtung vorsieht, die beispielsweise einen Oxidations-Katalysator, ein Partikelfilter, einen NOx-Speicherkatalysator und/oder einen SCR-Katalysator enthält, wobei die Abgasbehandlungseinrichtung oder zumindest ein Teil davon beheizt werden soll. Vorgesehen ist eine Diagnose der Abgasbehandlungsvorrichtung durch eine Überwachung des Reagenzmitteldrucks. Der zwischen einem Reagenzmittel-Sicherheitsventil und einem Reagenzmittel-Dosierventil gemessene Reagenzmitteldruck wird während unterschiedlicher Zustände des Reagenzmittel-Sicherheitsventils und/oder des Reagenzmittel-Dosierventils erfasst und mit wenigstens einem Schwellenwert verglichen. Bei einer Schwellendurchschreitung wird ein Fehlersignal bereitgestellt.
In der DE 10 2004 043 366 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die wieder das Einsprühen einer unter Druck stehenden Harnstoff-Wasser-Lösung als Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator vorgesehen. Bei dem bekannten System ist eine Unterstützung des Sprühvorgangs durch Druckluft vorgesehen. Die unter Druck stehende Harnstoff-Wasser-Lösung wird über ein Sprührohr in den Abgasbereich der Brennkraftmaschine geleitet. Vorgesehen ist eine Diagnose, bei der überprüft wird, ob das Sprührohr vollständig oder zumindest teilweise blockiert ist. Die Diagnose wird zu einem Startzeitpunkt durch Verminderung sowohl des Reagenzmitteldrucks als auch des Druckluftdrucks gestartet. Der nach dem Startzeitpunkt erfasste zeitliche Verlauf des Reagenzmitteldrucks wird daraufhin überprüft, ob ein Reagenzmittel-Druckabfall aufgetreten ist. Ebenso wird der nach dem Startzeitpunkt erfasste zeitliche Verlauf des Druckluftdrucks daraufhin überprüft, ob ein Druckluft-Druckabfall aufgetreten ist. Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn sowohl der Reagenzmittel-Druckabfall als auch der Druckluft-Druckabfall jeweils einen Schwellenwert nicht unterschreiten.
In der DE 10 2004 022 115 A1 sind nochmals ein Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, die das Einsprühen einer unter Druck stehenden Harnstoff-Wasser-Lösung als Reagenzmittel in das Abgas einer Brennkraftmaschine stromaufwärts vor einen SCR-Katalysator vorsehen. Auch bei diesen bekanntem System ist eine Unterstützung des Sprühvorgangs durch Druckluft vorgesehen. Durchgeführt wird eine Diagnose wenigstens eines Drucksensors, wobei sowohl im Reagenzmittelpfad als auch im Druckluftpfad ein Drucksensor angeordnet sein kann. In wenigstens einem ersten Zeitintervall, in welchem ein stationärer Druckzustand auftreten soll, wird überprüft, ob das Drucksignal wenigstens näherungsweise dem stationären Druck entspricht. In wenigstens einem zweiten Intervall, in welchem eine Druckänderung auftritt, wird überprüft, ob das Drucksignal einem vorgegebenen Prüfdruck wenigstens näherungsweise entspricht und/oder ob eine vorgegebene Änderung gegenüber dem stationären Druck wenigstens näherungsweise aufgetreten ist. Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn wenigstens eine der Bedingungen nicht erfüllt ist.
In der Offenlegungsschrift EP 2 128 395 A1 sind ein Verfahren zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben, bei welchen die korrekte Funktion der Dosierung eines Reagenzmittels in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine überprüft wird. Das Reagenzmittel wird von einer Reagenzmittelpumpe auf einen Dosierdruck gebracht und anschließend von einem Dosierventil dosiert. Die Diagnose beruht auf einer Untersuchung eines Druckabfalls des Reagenzmittels, wobei zunächst die Pumpe abgeschaltet und der anschließend auftretende Druckabfall bewertet wird. Die Pumpe ist mit einem Bypassventil überbrückt, welches nach dem Erreichen eines bestimmten Reagenzmitteldrucks öffnet und einen Strömungsweg für das Reagenzmittel vom Pumpenausgang zurück zum Pumpeneingang freigibt. Das Bypassventil ist ein druckgesteuertes Ventil, welches einen vorgegebenen Öffnungsdruck aufweist. Die Diagnose beginnt nach dem Abschalten der Reagenzmittelpumpe erst mit einer Verzögerung, wobei die Verzögerung vom Auftreten eines vorgegebenen Kriteriums wie beispielsweise einer fest vorgegebenen Wartezeit oder eines vorgegebenen Druckabfalls abhängt. Bei der bekannten Diagnose wird die während des Diagnose-Dosierbetriebs dosierte Reagenzmittelmenge berücksichtigt.
In der Offenlegungsschrift EP 2 034 147 A1 , die einer Übersetzung der Offenlegungsschrift WO 2008/001 596 A1 entspricht, ist ebenfalls ein Verfahren zur Diagnose eines Reagenzmittel-Dosiersystems angegeben, welches ein Reagenzmittel in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine dosiert, bei welchem die Diagnose nach dem Abschalten einer Reagenzmittelpumpe und erst nach einer Stabilisierung der Druckverhältnisse beginnt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, die ein zuverlässiges Diagnoseergebnis liefern.
Die Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Maßnahmen jeweils gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Ausgangspunkt der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ist eine Abgasbehandlungsvorrichtung, die ein Reagenzmittel in den Abgasbereich eines Verbrennungsprozesses, beispielsweise in das Abgas einer Brennkraftmaschine dosiert, wobei das Reagenzmittel von einer Pumpe auf einen Dosierdruck gebracht und anschließend dosiert wird, bei welchem die Diagnose wird anhand einer Bewertung eines Druckabfalls des Reagenzmittels vorgenommen wird und bei welchem die Pumpe abgeschaltet, ein anschließend auftretender Druckabfall bewertet und bei der Bewertung des Druckabfalls ein Leckverlust der Pumpe berücksichtigt wird. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise zeichnet sich dadurch aus, dass der Leckverlust der Pumpe durch ein Öffnen eines Bypassventils berücksichtigt wird.
Durch das Öffnen des Bypassventils kann der Reagenzmitteldruck vor der Bewertung des Druckabfalls auf ein Maß abgesenkt werden, bei welchem der Vorgang, welcher zum Leckverlust der Pumpe führt, weitgehend abgeklungen ist. Mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Maßnahme erhöht sich die Genauigkeit der Diagnose.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus abhängigen Ansprüchen.
Nach dem Abschalten der Pumpe kann der Druckabfall im Rahmen eines Diagnose-Dosierbetriebs oder beispielsweise bei abgeschalteter Dosierung durchgeführt werden. Bei vollständig unterbundener Dosierung deutet ein unter Berücksichtigung des Leckverlusts zusätzlicher Druckabfall auf ein Leck hin, das beispielsweise durch ein Dosierventil verursacht sein kann, welches im offenen Zustand klemmt. Die Diagnose ist jedoch auch im Rahmen des Diagnose-Dosierbetriebs möglich, wobei von einem erwarteten Druckabfall während des Diagnose-Dosierbetriebs ausgegangen wird.
Sofern der erwartete Druckabfall nicht auftritt, kann beispielsweise auf einen Defekt des Dosierventils geschlossen werden, das im geschlossenen Zustand klemmt oder das von dem zu dosierenden Reagenzmittel zumindest teilweise zugesetzt ist. Die unterschiedlichen Vorgehensweisen nach dem Abschalten der Pumpe können darüber hinaus zur Plausibilisierung von Diagnoseergebnissen herangezogen werden.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Bewertung des Druckabfalls einen Vergleich des gemessenen Reagenzmitteldrucks mit einem Druck-Schwellenwert vorsieht. Der Druck-Schwellenwert wird vorzugsweise variabel in Abhängigkeit von den aktuell vorliegenden Betriebsbedingungen zu Beginn der Diagnose festgelegt, wodurch sich die Zuverlässigkeit der Diagnose erhöht.
Eine Weiterbildung dieser Ausgestaltung sieht die Festlegung des Schwellenwerts in Abhängigkeit von einem Diagnose-Startdruck vor, der nach einem der weiter oben beschriebenen unterschiedlichen Vorgehensweisen ermittelt werden kann. Zusätzlich wird der Schwellenwert vorzugsweise in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Diagnose-Druckdifferenz abhängig festgelegt.
Eine Ausgestaltung sieht vor, dass bei dem gegebenenfalls vorgesehenen Diagnose-Dosierbetrieb die dosierte Reagenzmittelmenge bis zum Erreichen eines Dosiermengen-Schwellenwerts summiert wird und dass der Diagnose-Dosierbetrieb bei dem Erreichen des Dosiermengen-Schwellenwerts beendet wird. Mit dieser Maßnahme kann ein möglicher Einfluss der Dosiermenge auf das Diagnoseergebnis vermindert werden.
Eine andere Weiterbildung sieht vor, dass außerhalb des Diagnose-Dosierbetriebs eine Leckage der Abgasbehandlungsvorrichtung durch die Bewertung des Druckabfalls detektiert wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens betrifft zunächst ein speziell hergerichtetes Steuergerät, das Mittel zur Durchführung des Verfahrens enthält.
Das Steuergerät enthält vorzugsweise wenigstens einen elektrischen Speicher, in welchem die Verfahrensschritte als Steuergerätprogramm abgelegt sind.
Das erfindungsgemäße Steuergerätprogramm sieht vor, dass alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeführt werden, wenn es in einem Steuergerät abläuft.
Das erfindungsgemäße Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode führt das erfindungsgemäße Verfahren aus, wenn das Programm in einem Steuergerät abläuft.
Weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorgehensweise ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Kurzbeschreibung der Figuren
1 zeigt ein technisches Umfeld, in welchem ein erfindungsgemäßes Verfahren abläuft,
2 zeigt eine Membranpumpe, bei welcher ein Leckverlust auftreten kann,
3a–3e zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, bei welchen der Leckverlust im Rahmen eines Diagnose-Dosierbetriebs durch einen Leckverlust-Festwert berücksichtigt wird,
4a–4d zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, bei welchen der Leckverlust ohne einen Diagnose-Dosierbetrieb durch einen Leckverlust-Festwert berücksichtigt wird,
5a–5e zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, bei welchen der Leckverlust im Rahmen eines Diagnose-Dosierbetriebs durch eine Wartezeit berücksichtigt wird,
6a–6d zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, bei welchem der Leckverlust ohne einen Diagnose-Dosierbetrieb durch eine Wartezeit berücksichtigt wird,
7a–7f zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, bei welchen der Leckverlust im Rahmen eines Diagnose-Dosierbetriebs durch ein Bypassventil beseitigt wird und
8a–8e zeigen Signalverläufe in Abhängigkeit von der Zeit, bei welchen der Leckverlust ohne einen Diagnose-Dosierbetrieb durch ein Bypassventil beseitigt wird.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10, in deren Abgasbereich 11 eine Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 12 und stromabwärts nach der Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 12 eine Abgasbehandlungseinrichtung 13 angeordnet sind. Die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 12 ist mit einem Dosierventil 14 verbunden, das von einem Dosierventil-Ansteuersignal s_DV angesteuert wird. Das Dosierventil 14 legt die Dosierrate eines in einem Reagenzmitteltank 15 gelagerten Reagenzmittels 16 fest. Das Reagenzmittel 16 wird von einer Pumpe 17, die ein Überströmventil 18 enthält, auf einen Reagenzmitteldruck p gebracht, den ein Drucksensor 19 erfasst.
Der Reagenzmitteldruck p wird einem Steuergerät 20 zur Verfügung gestellt, welches das Dosierventil-Ansteuersignal s_DV, ein Pumpensignal s_Pp sowie ein Bypassventil-Ansteuersignal s_By bereitstellt. Das Bypassventil-Ansteuersignal s_By wird einem Bypassventil 21 zur Verfügung gestellt, welches zum Druckabbau des Reagenzmitteldrucks p stromabwärts nach der Pumpe 17 herangezogen werden kann, wobei das Reagenzmittel in den Reagenzmitteltank 15 zurückgeführt wird.
Die Reagenzmittel-Einbringvorrichtung 12, die Abgasbehandlungseinrichtung 13, das Dosierventil 14, der Reagenzmitteltank 15, die Pumpe 17 sowie das Bypassventil 18 sind Komponenten einer Abgasbehandlungsvorrichtung 22, die zur Reinigung des Abgases eines Verbrennungsprozesses, beispielsweise eines in der Brennkraftmaschine 10 stattfindenden Verbrennungsprozesses von zumindest einer Komponente vorgesehen sind.
Die Abgasbehandlungsvorrichtung 22 kann beispielsweise zum Entfernen von Stickoxiden aus dem Abgas der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen sein, wobei die Abgasbehandlungseinrichtung 13 insbesondere als SCR-Katalysator realisiert ist, welcher die Stickoxide beispielsweise mit dem Reagenzmittel Ammoniak reduziert. Das Ammoniak kann durch Hydrolyse einer Harnstoff-Wasser-Lösung im Abgasbereich 11 erhalten werden. In diesem Fall ist die Harnstoff-Wasser-Lösung eine Vorstufe des Reagenzmittels 16, die jedoch im Folgenden ebenfalls als Reagenzmittel 16 bezeichnet wird.
In Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung insbesondere der Abgasbehandlungseinrichtung 13 der Abgasbehandlungsvorrichtung 22 kann als Reagenzmittel beispielsweise ein oxidierbares Reagenzmittel wie Kraftstoff eingesetzt werden.
Das Steuergerät 20 enthält eine Diagnosesteuerung 30, welche ein Anforderungssignal A bereitstellt, wenn die Diagnose gestartet werden soll. Das Anforderungssignal A beeinflusst eine Dosiersignal-Festlegung 31, welche das Dosierventil-Ansteuersignal s_DV bereitstellt. Das Anforderungssignal A beeinflusst weiterhin eine Pumpen-Ansteuerung 32, welche das Pumpen-Ansteuersignal s_Pp bereitstellt. Weiterhin beeinflusst das Anforderungssignal A eine Bypassventil-Ansteuerung 33, welche das Bypassventil-Ansteuersignal s_By bereitstellt. Darüberhinaus wird das Anforderungssignal A einer Schwellenwert-Festlegung 34 zugeführt, welche aus Eingangssignalen zumindest einen Schwellenwert festgelegt.
Als Eingangssignale der Schwellenwert-Festlegung 34 werden neben dem Reagenzmitteldruck p ein Leckverlust-Festwert Dp_Pp, eine Diagnose-Druckdifferenz Dp und eine Wartezeit ti_D zur Verfügung gestellt. Die Schwellenwert-Festlegung 34 legt einen Druck-Schwellenwert p_Lim, p_LimA, p_LimB fest.
Der Druck-Schwellenwert p_Lim, p_LimA, p_LimB wird einem Vergleicher 35 zur Verfügung gestellt, der bei einem vorhandenen Diagnose-Stoppsignal St den Reagenzmitteldruck p mit dem Druck-Schwellenwert p_Lim, p_LimA, p_LimB vergleicht und gegebenenfalls ein Fehlersignal F bereitstellt.
Das Diagnose-Stoppsignal St stellt eine Stoppsignal-Festlegung 36 in Abhängigkeit vom Dosierventil-Ansteuersignal s_DV, einem Dosiermengen-Schwellenwert m_Lim, einer Diagnose-Dauer ti_Dd, dem Reagenzmitteldruck p sowie einem im Abgasbereich 11 auftretenden Abgasdruck p_Abg bereit.
Die in 1 gezeigte Pumpe 17, welche das Überströmventil 18 enthält, ist in 2 detaillierter dargestellt. Die Pumpe 17 ist als Membranpumpe realisiert, deren Membran 40 von einem Exzenter-Antrieb 41 derart angetrieben wird, dass das Reagenzmittel 16 von einem Eingang 42 zu einem Ausgang 43 der Pumpe 17 gepumpt wird, wobei am Ausgang 43 der Reagenzmitteldruck p auftritt. Die Strömungsrichtungen werden durch ein erstes und zweites Steuerventil 44, 45 vorgegeben.
Die Pumpe 17 enthält das Überströmventil 18, das beim Erreichen des eingestellten regulären Reagenzmitteldrucks p im Dosierbetrieb öffnet, sodass eine Überströmung 46 zum Eingang 42 stattfinden kann. Gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel der Pumpe 17 ist das Überströmventil 18 als eine Membran realisiert, die gegen eine Feder verspannt ist. Die Pumpe 17 ist normalerweise derart dimensioniert, dass eine Überströmung 46 während des Pumpenbetriebs stets auftritt.
Nach einem Abschalten der Pumpe 17 schließt das Überströmventil 18 nicht schlagartig, sodass weiterhin eine Überströmung 46 auftritt, die während des Schließvorgangs abnimmt. Die Überströmung 46 macht sich im Reagenzmitteldruck p als ein Leckverlust solange bemerkbar, bis das Überströmventil 18 vollständig geschlossen ist, da beim Abschalten der Pumpe 17 ein dynamischer Vorgang vorliegt, bei dem sich sowohl der Reagenzmitteldruck p am Ausgang 43 als auch der Reagenzmitteldruck am Eingang 42 während des Schließvorgangs des Überströmventils 18 ständig ändern.
Die erfindungsgemäße Vorgehensweise wird anhand der in den 3a–3, 4a–4d, 5a–5e, 6a–6d, 7a–7f und 8a–8e wiedergegebenen Signalverläufen in Abhängigkeit von der Zeit näher erläutert:
3a zeigt das Anforderungssignal A in Abhängigkeit von der Zeit ti. Das Anforderungssignal A stellt die Diagnose-Anforderung 30 beispielsweise im Rahmen einer gesetzlich vorgeschriebenen On-Board-Diagnose bereit. Mit dem Auftreten des Anforderungssignals A zu einem Diagnose-Startzeitpunkt ti_S wird das in 3b gezeigte Pumpen-Ansteuersignal s_Pp derart festgelegt, dass die Pumpe 17 abgeschaltet wird. Das in 3c gezeigte Dosierventil-Ansteuersignal s_DV wird derart festgelegt, dass ein vorgegebener Diagnose-Dosierbetrieb aufgenommen wird. Die Schraffur des in 3c gezeigten Signalverlaufs soll andeuten, dass ein getakteter Betrieb des Dosierventils 14 zum genauen Einstellen der Durchflussrate während des Diagnose-Dosierbetriebs vorgesehen ist.
3d zeigt den Reagenzmitteldruck p, der ab dem Diagnose-Startzeitpunkt ti_S einen Druckabfall 50, 51 aufweist. Dem aufgrund des Diagnose-Dosierbetriebs auftretenden Druckabfall 50, 51 überlagert sich zu Beginn der Diagnose der Leckverlust der Pumpe 17, welcher sich durch einen zusätzlichen Druckverlust bemerkbar macht.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird der Leckverlust der Pumpe 17 durch den Leckverlust-Festwert Dp_Pp in der Schwellenwert-Festlegung 34 berücksichtigt. Der Leckverlust-Festwert Dp_Pp wird zu Beginn der Diagnose zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S vom regulären Dosierdruck p_Ds subtrahiert, wobei sich als Ergebnis der Diagnose-Startdruck p_S ergibt. Ausgehend von dem ermittelten Diagnose-Startdruck p_S und vorzugsweise unter Berücksichtigung der vorgegebenen Diagnose-Druckdifferenz Dp legt die Schwellenwert-Festlegung 34 den Druck-Schwellenwert p_Lim fest, sodass bei der Festlegung des Druck-Schwellenwerts p_Lim der Leckverlust-Festwert Dp_Pp berücksichtigt ist. Zusätzlich oder alternativ kann der Leckverlust dadurch berücksichtigt werden, dass die Bewertung des Druckabfalls 50, 51 erst erfolgt, wenn der Reagenzmitteldruck p den Leckverlust-Festwert Dp_Pp unterschreitet.
Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird der Leckverlust der Pumpe 17 dadurch berücksichtigt, dass die Bewertung des Druckabfalls 50, 51 erst ab einem Diagnose-Startdruck p_S aufgenommen wird, der anhand der Ermittlung des Druckgradienten dp_Ds/dti bestimmt wird. Sofern der Druckgradient dp_Ds/dti einen nicht näher gezeigten Gradienten-Schwellenwert unterschreitet, wird der Diagnose-Startdruck p_S ermittelt und ausgehend vom Diagnose-Startdruck p_S vorzugsweise unter Berücksichtigung der vorgegebenen Diagnose-Druckdifferenz Dp der Druck-Schwellenwert p_Lim festgelegt. Die Diagnose-Druckdifferenz Dp kann von der Diagnose-Druckdifferenz Dp gemäß dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel abweichen.
Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen wurde davon ausgegangen, dass gemäß 3e der Diagnose-Dosierbetrieb bereits zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S aufgenommen wurde. Es ist jedoch sowohl bei dem ersten als auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel möglich, den Diagnose-Dosierbetrieb erst dann zu starten, wenn der Reagenzmitteldruck p den Diagnose-Startdruck p_S erreicht hat.
In 3d ist ein Abfall 50 des Reagenzmitteldrucks p gezeigt, der zu einem Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E unterhalb des Druck-Schwellenwerts p_Lim liegt. Weiterhin ist ein Abfall 51 des Reagenzmitteldrucks p gezeigt, der stets oberhalb des Druck-Schwellenwerts p_Lim verläuft. Hierbei entspricht der Druckabfall 50 einem erwarteten Druckabfall, bei welchem der Reagenzmitteldruck p den Druck-Schwellenwert p_Lim unterschreitet. In diesem Fall wird davon ausgegangen, dass das Dosierventil 14 ordnungsgemäß arbeitet und nicht blockiert ist oder auch nicht teilweise blockiert ist. Der Druckabfall 51 entspricht dagegen einen Druckabfall, bei welchem davon auszugehen ist, dass das Dosierventil 14 zumindest teilweise blockiert ist.
Der Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E wird von der Stoppsignal-Ermittlung 36 bereitgestellt, wenn die Dosiermenge m während des Diagnose-Dosierbetriebs den vorgegebenen Dosiermengen-Schwellenwert m_Lim erreicht hat. Die Stoppsignal-Ermittlung 36 integriert zur Berechnung der Dosiermenge m gemäß 3e das Dosierventil-Ansteuersignal s_DV, wobei als erste Korrekturgröße der Reagenzmitteldruck p und als weitere Korrekturgröße beispielsweise der Abgasdruck p_Abg berücksichtigt werden können.
Alternativ stellt die Stoppsignal-Ermittlung 36 den Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E nach Ablauf der vorgegebenen Diagnose-Dauer ti_St bereit.
Mit dem Bereitstellen des Diagnose-Stoppsignals St zum Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E ist die Diagnose und somit die Bewertung des Druckabfalls 50, 51 beendet. Der Vergleicher 35 stellt das Fehlersignal F bereit, wenn der Reagenzmitteldruck p einen Verlauf entsprechend dem Druckabfall 51 aufgewiesen hat, bei welchem der Druck-Schwellenwert p_Lim bis zum Erreichen des Diagnose-Stoppzeitpunkts ti_E nicht unterschritten wurde.
Bei dem in den 4a–4d gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass nach dem Abschalten der Pumpe 17 zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S kein Diagnose-Dosierbetrieb vorgesehen ist, sodass das Dosierventil-Ansteuersignal s_DV gemäß 4c abgeschaltet bleibt oder abgeschaltet wird.
Wenn bei diesem Vorgehen der Druckabfall 50 gemäß 4d den Schwellenwert p_Lim bis zum Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E unterschreitet, muss von einem Leck in der Abgasbehandlungsvorrichtung 22 ausgegangen werden, das beispielsweise von einem im offenen Zustand klemmenden Dosierventil 14 herrührt. Tritt dagegen der Druckabfall 51 gemäß 4d auf, bei dem nach dem Abklingen des vom Leckverlust verursachten Druckverlusts kein weiterer Druckabfall auftritt, so kann von einer fehlerfreien Abgasbehandlungsvorrichtung 22 ausgegangen werden.
Da sich die Diagnose-Ergebnisse bei einem Diagnose-Dosierbetrieb und ohne Diagnose-Dosierbetrieb umgekehrt hinsichtlich der erwarteten Druckabfälle 50, 51 gemäß den 3d und 4d verhalten, kann eine Plausibilisierung durch einen Diagnoselauf zum einen im Rahmen des Diagnose-Dosierbetriebs und zum anderen ohne Diagnose-Dosierbetrieb vorgenommen werden.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Leckverlust der Pumpe 17 durch die Vorgabe der Wartezeit ti_D berücksichtigt. Die Vorgehensweise wird anhand der 5a–5e näher erläutert, wobei die 5a und 5b den 3a und 3b entsprechen.
Nach dem Beginn der Diagnose zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S ist die Wartezeit ti_D vorgesehen, die derart festgelegt wird, dass der Einfluss des Leckverlusts der Pumpe 17 auf den Abfall des Reagenzmitteldrucks p vollständig oder zumindest weitgehend entfällt. Vorzugsweise wird die Wartezeit ti_D experimentell ermittelt. Gemäß 5c wird das Dosierventil-Ansteuersignal s_DV beispielsweise erst nach Ablauf der Wartezeit ti_D derart festgelegt, dass der Diagnose-Dosierbetrieb beginnt.
In 5d sind zwei Druckabfälle 50, 51 eingetragen, wobei wieder der Druckabfall 51 zu der Bereitstellung des Fehlersignals F führt. Nach Ablauf der Wartezeit ti_D treten bei dem Druckabfall 50 ein Diagnose-Startdruck p_Sa und bei dem Druckabfall 51 ein Diagnose-Startdruck p_Sb auf, wobei der Diagnose-Startdruck p_Sb aufgrund des langsameren Druckabfalls 51 höher liegt als der andere Diagnose-Startdruck p_Sa.
Ausgehend vom Diagnose-Startdruck p_Sa, p_Sb, wird jeweils durch Subtraktion der Diagnose-Druckdifferenz Dp der Druck-Schwellenwert p_LimA, p_LimB festgelegt. In Abhängigkeit vom Diagnose-Startdruck p_Sa, p_Sb können unterschiedliche Diagnose-Druckdifferenzen Dp vorgegeben werden. Weiterhin kann die Diagnose-Druckdifferenz Dp gemäß diesem Ausführungsbeispiel von den Diagnose-Druckdifferenzen Dp der bisherigen Ausführungsbeispiele abweichen.
Die Diagnose gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist ebenfalls abgeschlossen und die Bewertung des Druckabfalls 50, 51 wird beendet, wenn der Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E bei dem Erreichen des Dosiermengen-Schwellenwerts m_Lim mit dem Auftreten des Diagnose-Stoppsignals St auftritt. Bei den in den 5c und 5e gezeigten Signalverläufen wurde davon ausgegangen, dass der Diagnose-Dosierbetrieb erst nach Ablauf der Wartezeit ti_D aufgenommen wurde. Rein prinzipiell ist es ebenso möglich, den Diagnose-Dosierbetrieb bereits zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S freizugeben.
Bei dem in den 6a–6d gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass nach dem Abschalten der Pumpe 17 zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S kein Diagnose-Dosierbetrieb vorgesehen ist. Wenn bei diesem Vorgehen der Druckabfall 50 gemäß 6d den Schwellenwert p_Lim bis zum Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E unterschreitet, muss von einem Leck in der Abgasbehandlungsvorrichtung 22 ausgegangen werden. Tritt dagegen der Druckabfall 51 gemäß 6d auf, bei dem nach dem Abklingen des vom Leckverlust verursachten Druckverlusts kein weiterer Druckabfall auftritt, so kann von einer fehlerfreien Abgasbehandlungsvorrichtung 22 ausgegangen werden.
Da sich die Diagnose-Ergebnisse bei einem Diagnose-Dosierbetrieb und ohne eines Diagnose-Dosierbetriebs umgekehrt hinsichtlich der erwarteten Druckabfälle 50, 51 gemäß den 5d und 6d verhalten, kann eine Plausibilisierung wieder durch einen Diagnoselauf zum einen im Rahmen des Diagnose-Dosierbetriebs und zum anderen ohne Diagnose-Dosierbetrieb vorgenommen werden.
Gemäß dem nächsten Ausführungsbeispiel wird der Leckverlust der Pumpe 17 durch einen zielgerichteten Druckabbau in der Pumpe 17 und somit des Reagenzmitteldrucks p mittels des Bypassventils 21 berücksichtigt.
Die Vorgehensweise wird anhand der 7a–7f näher erläutert, wobei die 7a und 7b den 3a und 3b entsprechen.
Nach dem Beginn der Diagnose zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S ist die Ansteuerung des Bypassventils 21 mit dem Bypassventil-Ansteuersignal s_By vorgesehen. Dadurch wird der Diagnose-Startdruck p_S so eingestellt, dass der Leckverlust der Pumpe 17 durch schnelles Schließen des Überströmventils 18 nahezu vollständig eliminiert wird.
Das Bypassventil 21 wird eine bestimmte Bypassventil-Ansteuerzeit ti_By angesteuert. Vorzugsweise werden das Bypassventil-Ansteuersignal s_By beziehungsweise die Bypassventil-Ansteuerzeit ti_By experimentell ermittelt. In 7e sind wieder zwei Druckabfälle 60, 61 eingetragen, wobei der Druckabfall 61 zu der Bereitstellung des Fehlersignals F führt. Der steile Beginn beider Druckabfälle 60, 61 wird durch die kurze Bypassventil-Ansteuerzeit ti_By erzeugt.
Die Diagnose-Druckdifferenz Dp kann vom Diagnose-Startdruck p_S abhängig festgelegt werden, sodass der Druck-Schwellenwert p_Lim entsprechend in Abhängigkeit von der Ausgangs-Betriebssituation variiert. Die Diagnose-Druckdifferenz Dp gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann von den Diagnose-Druckdifferenzen Dp der vorangegangenen Ausführungsbeispiele aufgrund der geänderten Ausgangssituation zu Beginn der Bewertung des Druckabfalls 60, 61 abweichen.
Auch gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist die Diagnose zum Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E abgeschlossen und die Bewertung des Druckabfalls 60, 61 ist beendet, wenn das Diagnose-Stoppsignal St von der Stoppsignal-Ermittlung 36 bereitgestellt wird.
Gemäß 7c wird das Dosierventil-Ansteuersignal s_DV vorzugsweise nach Abschalten des Bypassventil-Ansteuersignals s_By zur Vorgabe des Diagnose-Dosierbetriebs in Betrieb genommen. Alternativ kann jedoch auch bei diesem Ausführungsbeispiel mit dem Diagnose-Dosierbetrieb unmittelbar zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S begonnen werden.
Bei dem in den 8a–8e gezeigten Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, dass nach dem Abschalten der Pumpe 17 zum Diagnose-Startzeitpunkt ti_S kein Diagnose-Dosierbetrieb vorgesehen ist. Wenn bei diesem Vorgehen der Druckabfall 60 gemäß 8d den Schwellenwert p_Lim bis zum Diagnose-Stoppzeitpunkt ti_E unterschreitet, muss von einem Leck in der Abgasbehandlungsvorrichtung 22 ausgegangen werden. Tritt dagegen der Druckabfall 61 gemäß 8d auf, bei dem nach dem Abklingen des vom Leckverlust verursachten Druckverlusts kein weiterer Druckabfall auftritt, so kann von einer fehlerfreien Abgasbehandlungsvorrichtung 22 ausgegangen werden.
Da sich die Diagnose-Ergebnisse bei einem Diagnose-Dosierbetrieb und ohne eines Diagnose-Dosierbetriebs umgekehrt hinsichtlich der erwarteten Druckabfälle 60, 61 gemäß den 7e und 8e verhalten, kann auch hier wieder eine Plausibilisierung durch einen Diagnoselauf zum einen im Rahmen des Diagnose-Dosierbetriebs und zum anderen ohne Diagnose-Dosierbetrieb vorgenommen werden.
Bei denjenigen Ausführungsbeispielen, bei denen ein Diagnose-Dosierbetrieb vorgesehen ist, kann die Bereitstellung des Diagnose-Stoppsignals St generell von der Dosiermenge m abhängig gemacht werden. Die Stoppsignal-Festlegung 36 stellt das Diagnose-Stoppsignal St bereit, wenn die dosierte Reagenzmittelmenge den Reagenzmittel-Schwellenwert m_Lim erreicht. Mit dieser Maßnahme wird der Einfluss der Dosiermenge auf das Diagnoseergebnis vermindert.

Claims

Verfahren zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung (22), die ein Reagenzmittel (16) in den Abgasbereich (11) eines Verbrennungsprozesses dosiert, wobei das Reagenzmittel (16) von einer Pumpe (17) auf einen Dosierdruck (p_Ds) gebracht und von dem Dosierventil (14) dosiert wird, bei welchem die Diagnose anhand einer Bewertung eines Druckabfalls (50, 51, 60, 61) des Reagenzmittels (16) vorgenommen wird, bei welchem die Pumpe (17) abgeschaltet, ein anschließend auftretender Druckabfall (50, 51, 60, 61) bewertet und bei der Bewertung des Druckabfalls (50, 51, 60, 61) ein Leckverlust der Pumpe (17) berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckverlust der Pumpe (17) durch ein Öffnen eines Bypassventils (21) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Plausibilisierung der Diagnose vorgesehen wird, die einen Vergleich der Diagnoseergebnisse vorsieht, die einerseits in einem Diagnose-Dosierbetrieb und andererseits ohne Diagnose-Dosierbetrieb gewonnen werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewertung des Druckabfalls (50, 51, 60, 61) einen Vergleich des Reagenzmitteldrucks (p) mit einem Druck-Schwellenwert (p_Lim, p_LimA, p_LimB) vorsieht.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung des Schwellenwerts (p_Lim, p_LimA, p_LimB) in Abhängigkeit von einem Diagnose-Startdruck (p_S, p_Sa, p_Sb) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festlegung des Schwellenwerts (p_Lim, p_LimA, p_LimB) weiterhin in Abhängigkeit von einer Diagnose-Druckdifferenz (Dp) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die während des Diagnose-Dosierbetriebs dosierte Reagenzmittelmenge (m) summiert, mit einem Dosiermengen-Schwellenwert m_Lim verglichen und bei dem Erreichen des Dosiermengen-Schwellenwerts (m_Lim) die Bewertung des Druckabfalls (50, 51, 60, 61) beendet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass außerhalb des Diagnose-Dosierbetriebs eine Leckage der Abgasbehandlungsvorrichtung (22) durch die Bewertung des Druckabfalls (50, 51, 60, 61) detektiert wird.
Vorrichtung zur Diagnose einer Abgasbehandlungsvorrichtung (12, 13, 14, 15, 17, 21), die ein Reagenzmittel (16) in den Abgasbereich (11) eines Verbrennungsprozesses dosiert, wobei eine Pumpe (17) das Reagenzmittel (16) auf einen Dosierdruck (p_Ds) bringt, welches von dem Dosierventil (14) dosiert wird, bei welchem die Diagnose anhand einer Bewertung eines Druckabfalls (50, 51, 60, 61) des Reagenzmittels (16) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergerichtetes Steuergerät (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Diagnose-Anforderung (30), eine Schwellenwert-Festlegung (34), eine Dosierventil-Ansteuerung (31), eine Pumpen-Ansteuerung (32) sowie einen Vergleicher (35) enthält.
Steuergerätprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ausführt, wenn das Programm in einem Steuergerät (20) abläuft.
Steuergerät-Programmprodukt mit einem auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wenn das Programm in einem Steuergerät (20) ausgeführt wird.