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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer Dosiereinrichtung
für die Zumessung von Kraftstoff in den Abgaskanal einer
Brennkraftmaschine zur Regeneration eines Partikelfilters, wobei die
Dosiereinrichtung den Kraftstoff über ein Sicherheitsventil,
eine erste Kraftstoffleitung, ein Dosierventil, eine zweite Kraftstoffleitung
und ein Einspritz-Rückschlagventil dem Abgaskanal zuführt
und wobei zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
in der zweiten Kraftstoffleitung der Druck des Kraftstoffs bestimmt
wird.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Bestimmung des Öffnungsdrucks
eines Einspritz-Rückschlagventils, wobei das Einspritz-Rückschlagventil
Teil einer Dosiereinrichtung zur Zuführung von Kraftstoff
in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine zur Regeneration eines
Partikelfilters ist, wobei der Kraftstoff über ein Sicherheitsventil, eine
erste Kraftstoffleitung, ein Dosierventil, eine zweite Kraftstoffleitung
und das Einspritz-Rückschlagventil dem Abgas zugeführt
ist, wobei ein Drucksensor zur Bestimmung des Kraftstoffdrucks in der
zweiten Kraftstoffleitung vorgesehen ist und wobei eine Steuerelektronik
zur Steuerung der Dosiereinrichtung vorgesehen ist.
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Zur
Regeneration von Partikelfiltern im Abgas von Brennkraftmaschinen
wird Kraftstoff in den Abgaskanal der Brennkraftmaschine vor einen
Oxidationskatalysator eingespritzt und in dem Oxidationskatalysator
katalytisch verbrannt. Dadurch wird die Temperatur des Abgases so
weit angehoben, bis die Abbrandtemperatur der in dem stromabwärts
eingebauten Partikelfilter eingelagerten Partikel erreicht ist.
Die Partikel werden dann in einer exothermen Reaktion verbrannt.
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Zur
Dosierung von Kraftstoff in den Abgaskanal wird zunächst
unter Druck stehender Kraftstoff über ein Sicherheitsventil
einem Dosierventil zugeführt. Dazu wird das Sicherheitsventil
vollständig geöffnet. Die Dosierung der benötigten
Kraftstoffmenge erfolgt über das Dosierventil, welches
kontinuierlich oder entsprechend getaktet angesteuert wird.
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Auf
Grund der hohen Temperaturen im Abgaskanal kann das Dosierventil
nicht unmittelbar an dem Abgaskanal angebracht werden. Daher ist
ein Einspritz-Rückschlagventil vorgesehen, über
welches der Kraftstoff von dem Dosierventil kommend in den Abgaskanal
eingespritzt wird.
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Die
Berechnung der Dosiermenge erfolgt an Hand einer Druckmessung zwischen
dem Sicherheitsventil und dem Dosierventil. Eine zweite Druckmessung
ist zwischen dem Dosierventil und dem Einspitzventil vorgesehen
und dient der Leckageerkennung in der Dosiereinrichtung.
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In
der
DE 10 2004
061 247 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
beschrieben, in deren Abgasbereich eine Abgasbehandlungsvorrichtung
angeordnet ist, bei dem ein Reagenzmittel stromaufwärts
vor der Abgasbehandlungsvorrichtung in den Abgasbereich eingebracht wird,
bei dem in Strömungsrichtung des Reagenzmittels, das auf
einen vorgegebenen Reagenzmittel-Quellendruck (pQRea) gebracht wird,
zunächst ein schaltbares Reagenzmittel-Sicherheitsventil
(ReaCV), dann ein kontinuierliches Reagenzmittel-Dosierventil (ReaDV)
und danach ein Reagenzmittel-Einbringungs-Rückschlagventil
(RealV) angeordnet sind, bei dem der Reagenzmitteldruck (pRea) im Reagenzmittelpfad
erfasst wird, der zwischen dem Reagenzmittel-Sicherheitsventil (ReaCV)
und dem Reagenzmittel-Dosierventil (ReaDV) liegt, bei dem der in
wenigstens einem vorgegebenen Zustand des Reagenzmittel-Sicherheitsventils
(ReaCV) und/oder des Reagenzmittel-Dosierventils (ReaDV) erfasste Reagenzmitteldruck
(pRea) mit wenigstens einem Schwellenwert (pU, pabg, dpRealV, dpReaCV, pQRea,
dpRea/dt) verglichen und bei einer Schwellenüberschreitung
ein Fehlersignal (F) bereitgestellt wird.
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In
der
DE 10 2004
061 247 A1 ist weiterhin eine Vorrichtung zum Betreiben
einer Brennkraftmaschine beschrieben. Dabei ist vorgesehen, dass
zumindest ein zur Durchführung des Verfahrens hergerichtetes
Steuergerät vorgesehen ist.
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Verfahren
und Vorrichtung ermöglichen die Erkennung eines Lecks in
dem Reagenzmittelpfad sowie die Überprüfung der
Funktion der in dem Reagenzmittelpfad angeordneten Ventile.
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Nachteilig
bei den bekannten Verfahren und Vorrichtungen ist, dass die Dosiergenauigkeit
des Kraftstoffs in den Abgaskanal von Toleranzen des Einspritz-Rückschlagventils
abhängig und entsprechend begrenzt ist.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen,
welche die Dosiergenauigkeit der Kraftstoffzumessung in den Abgaskanal
verbessern.
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Vorteile der Erfindung
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Die
das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,
dass aus dem Druckverlauf zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
ein Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils
bestimmt wird.
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Während
eines Dosiervorgangs von Kraftstoff in den Abgaskanal steigt zunächst
der Druck des Kraftstoffs zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
so weit an, bis das Einspritz-Rückschlagventil zum ersten
Mal während des Dosiervorgangs öffnet. Öffnet
das Einspritz-Rückschlagventil, so verändert dies
den Druckverlauf zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil.
Diese Veränderung wird durch eine entsprechende Auswerteelektronik
an Hand des zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
gemessenen Drucks bestimmt und dem zu diesem Zeitpunkt vorliegenden
Kraftstoffdruck zugeordnet.
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Der
beim Öffnen des Einspritz-Rückschlagventils vorliegende
Kraftstoffdruck steht in direkter Beziehung zu dem Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils. Der Öffnungsdruck
des vorliegenden Einspritz-Rückschlagventils kann so bestimmt
und bei der Steuerung der Dosiereinrichtung oder bei der Diagnose
von Fehlern in der Dosiereinrichtung berücksichtigt werden.
Da der Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils
die Dosiermenge des dem Abgaskanal zugeführten Kraftstoffs
beeinflusst, kann dadurch zum einen die Dosiergenauigkeit der Kraftstoffzumessung
in den Abgaskanal verbessert werden, zum andern können Einspritz-Rückschlagventile
mit einer größeren Fertigungstoleranz bezüglich
des Öffnungsdrucks eingesetzt werden, was eine kostengünstigere
Fertigung des Einspritz-Rückschlagventils ermöglicht.
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Die
Auswertung des Kraftstoffdrucks bei dem ersten Öffnen des
Einspritz-Rückschlagventils während eines Dosiervorgangs
ist vorteilhaft, da der Kraftstoffdruck zwischen dem Dosierventil
und dem Einspritz-Rückschlagventil während der
späteren Dosierperiode auf Grund des von der Dosiermenge abhängigen
Druckabfalls über dem Einspritz-Rückschlagventil
einen Wert über dem des Öffnungsdrucks des Einspritz-Rückschlagventils
einnehmen wird.
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Eine
Verbesserung der Genauigkeit des ermittelten Öffnungsdrucks
kann dadurch erreicht werden, dass bei der Bestimmung des Öffnungsdrucks des
Einspritz-Rückschlagventils Betriebsparameter der Brennkraftmaschine
berücksichtigt werden. So beeinflusst beispielsweise der
momentan herrschende Abgasdruck, bei welchem Kraftstoffdruck das
Einspritz-Rückschlagventil öffnet und kann entsprechend
bei der Bestimmung des Öffnungsdrucks des Einspritz-Rückschlagventils
berücksichtigt werden.
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Entsprechend
einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung
kann es vorgesehen sein, dass der Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils
dadurch bestimmt wird, dass das Sicherheitsventil und das Dosierventil
zumindest bis zur ersten Öffnung des Einspritz-Rückschlagventils
abwechselnd geöffnet werden, so dass der Druck des Kraftstoffs
zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
stufenförmig ansteigt und dass aus dem maximal auftretenden
Druck des Kraftstoffs auf den Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils
geschlossen wird.
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Bei
geöffnetem Sicherheitsventil und geschlossenem Dosierventil
steigt der Druck in der ersten Kraftstoffleitung zwischen den beiden
Ventilen auf den Versorgungsdruck des Kraftstoffs. Dieser kann typischerweise
bei 4 bis 8 bar liegen, wenn der Kraftstoff dem Niederdruckkreislauf
des Kraftstoffversorgungssystems der Brennkraftmaschine entnommen
wird. Wird anschließend das Sicherheitsventil geschlossen
und dann das Dosierventil geöffnet, so findet ein Druckausgleich
zwischen der ersten Kraftstoffleitung, also dem Bereich zwischen
dem Sicherheitsventil und dem Dosierventil, und der zweiten Kraftstoffleitung
und somit dem Bereich zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
statt. Der Kraftstoffdruck zwischen dem Dosierventil und dem Einspritz-Rückschlagventil
steigt in Abhängigkeit von dem Druck und dem Volumen des
zuvor zwischen dem Sicherheitsventil und dem Dosierventil eingeschlossenen
Kraftstoffs und in Abhängigkeit von dem Volumen und dem
Druck in der zweiten Kraftstoffleitung an. Wird nach erfolgtem Druckausgleich
das Dosierventil geschlossen und dann das Sicherheitsventil geöffnet,
gelangt wieder Kraftstoff mit erhöhtem Druck in den Bereich
zwischen das Sicherheitsventil und das Dosier ventil. Der Vorgang
wird periodisch wiederholt. Dadurch steigt der Druck in der zweiten
Kraftstoffleitung vor dem Einspritz-Rückschlagventil stufenförmig
an. Die Höhe der Druckstufen ist abhängig von
den Druck- und Volumenverhältnissen in den Kraftstoffleitungen
sowie vom Druck des zugeführten Kraftstoffs aus dem Niederdruckkreislauf.
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Diese
Vorgehensweise ermöglicht es, den Druck vor dem Einspritz-Rückschlagventil
in definierten Stufen zu steigern. Wird der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils erreicht, sinkt der Kraftstoffdruck
in der zweiten Kraftstoffleitung auf Grund des an den Abgaskanal
abgegebenen Kraftstoffvolumens. Der Maximal gemessene Kraftstoffdruck
steht in direkter Beziehung zu dem Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils.
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Die
stufenweise Annäherung des Kraftstoffdrucks an den Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils ermöglicht eine
sehr genaue Bestimmung des Öffnungsdrucks, da die Trägheit
des Öffnungsventils, welche bei einem schnellen Anstieg des
Kraftstoffdrucks zu einem verzögerten Öffnen des
Einspritz-Rückschlagventils führt, nur einen geringen
Einfluss hat.
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Ist
es vorgesehen, dass die Zeit zwischen dem Schließen des
Sicherheitsventils und dem Öffnen des Dosierventils und
die Zeit zwischen dem Schließen des Dosierventils und dem Öffnen
des Sicherheitsventils vorgegeben wird, so kann die Geschwindigkeit,
mit der sich der Kraftstoffdruck stufenförmig dem Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils nähert, vorgegeben
werden. Damit kann ein optimaler Kraftstoffanstieg bezüglich
erreichbarer Genauigkeit und benötigter Zeit für
die Bestimmung des Öffnungsdrucks des Einspritz-Rückschlagventil
eingestellt werden.
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In
einer alternativen Ausführungsform kann es vorgesehen sein,
dass die Zeit zwischen dem Öffnen und Schließen
des Sicherheitsventils und die Zeit zwischen dem Öffnen
und Schließen des Dosierventils vorgegeben wird.
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Eine
weitere bevorzugte Ausgestaltungsvariante der Erfindung sieht vor,
dass der Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils
dadurch bestimmt wird, dass das Sicherheitsventil und das Dosierventil gleichzeitig
geöffnet werden und dass aus dem ersten Maximum des Drucks
des Kraftstoffs auf den Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils
geschlossen wird.
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Sind
sowohl das Sicherheitsventil wie auch das Dosierventil vollständig
geöffnet, wird der Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffleitung
in Abhängigkeit von dem Volumen der Kraftstoffleitungen,
den Strömungswiderständen und dem Versorgungsdruck des
Kraftstoffs kontinuierlich ansteigen. Sobald der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils erreicht ist, wird der
Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffleitung wegen des an den
Abgaskanal abgegebenen Kraftstoffs sinken. Das sich bildende Maximum
des Kraftstoffdrucks steht in direkter Beziehung zu dem Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils. Der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils kann so sehr schnell ohne
eine getaktete Ansteuerung des Sicherheitsventils bestimmt werden.
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Es
kann vorgesehen sein, dass die Bestimmung des Öffnungsdruckes
des Einspritz-Rückschlagventils während des regulären
Regenerationsbetriebes des Partikelfilters oder während
eines Diagnosezyklus oder während des Spülbetriebs
der Dosiereinrichtung erfolgt.
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Die
Dosiergenauigkeit des Kraftstoffs in den Abgaskanal der Brennkraftmaschine
kann dadurch wesentlich verbessert werden, dass der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils bei der Mengenberechnung
für die Zumessung des Kraftstoffs berücksichtigt
wird.
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Zur Überprüfung
der Funktion des Einspritz-Rückschlagventils kann es vorgesehen
sein, dass der Druck des Kraftstoffs mit einem ersten Schwellwert
verglichen wird und dass bei Überschreitung des ersten
Schwellwerts auf ein defektes Einspritz-Rückschlagventil
geschlossen wird. Ein im geschlossenen Zustand klemmendes Einspritz-Rückschlagventil
wird nicht oder erst bei einem hohen Kraftstoffdruck öffnen.
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Ein
beispielsweise im geöffneten Zustand klemmendes Einspritz-Rückschlagventil
oder ein Leck in de Dosiereinrichtung kann dadurch festgestellt
werden, dass der maximal auftretende Druck des Kraftstoffs mit einem
zweiten Schwellwert verglichen wird und dass auf ein defektes Einspritz-Rückschlagventil
und/oder ein Leck geschlossen wird, wenn der maximal auftretende
Druck des Kraftstoffs den zweiten Schwellwert unterschreitet.
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Die
die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,
dass in der Steuerelektronik ein Verfolger zur Bestimmung eines
Maximums in dem Druckverlauf des Kraftstoffs in der zweiten Steuerleitung
vorgesehen ist. Der Verfolger ermöglicht es, das erste
Maximum des Drucks während der Anstiegsphase des Kraftstoffdruckes
vor dem Einspritz-Rückschlagventil zu bestimmen. Dieses
Maximum steht in direktem Zusammenhang mit dem Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils, so dass daraus der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils bestimmt werden kann.
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Hierzu
kann es vorgesehen sein, dass in der Steuerelektronik ein Programm
zum wechselseitigen Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils
und des Dosierventils oder zur gleichzeitigen Öffnung des
Sicherheitsventils und des Dosierventils während eines Diagnosezyklus
vorgesehen ist. Durch das wechselseitige Öffnen und Schließen
des Sicherheitsventils und des Dosierventils wird ein in definierten
Stufen ansteigender Kraftstoffdruck vor dem Einspritz-Rückschlagventil
erreicht, während das gleichzeitige Öffnen des
Sicherheitsventils und des Dosierventils einen kontinuierlichen
Anstieg des Kraftstoffdrucks vor dem Einspritz-Rückschlagventil
bewirkt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
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1 in
einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine mit einer
Dosiereinrichtung zur Dosierung von Kraftstoff in einen Abgaskanal
der Brennkraftmaschine,
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2a bis 2c einen
ersten Druckverlauf bei einer wechselseitigen Ansteuerung eines
Sicherheitsventils und eines Dosierventils und
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3 einen
zweiten Druckverlauf bei einer gleichzeitigen Ansteuerung des Sicherheitsventils und
des Dosierventils.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
in einer schematischen Darstellung eine Brennkraftmaschine 20 mit
einer Dosiereinrichtung 10 zur Dosierung von Kraftstoff
in einen Abgaskanal 25 der Brennkraftmaschine 20.
Dabei beschränkt sich die Darstellung auf die für
die Erklärung der Erfindung notwendigen Komponenten. Die Brennkraftmaschine 20 ist
in Form eines Dieselmotors ausgeführt mit einem Luftzufuhrkanal 21,
in dem ein Zuluftstrom 28 geführt ist, und dem
Abgaskanal 25, in dem ein Abgas strom 29 der Brennkraftmaschine 20 geführt
ist. Entlang des Luftzufuhrkanals 21 sind in Strömungsrichtung
des Zuluftstroms 28 eine Kompressionsstufe 24.1 eines
Turboladers 24 und eine Drosselklappe 23 angeordnet.
Eine Abgasrückführung 22 verbindet über
ein Abgasrückführventil 22.1 den Luftzufuhrkanal 21 mit
dem Abgaskanal 25. In Strömungsrichtung des Abgasstromes 29 sind nach
der Brennkraftmaschine 10 eine Abgasturbine 24.2 des
Turboladers 24 sowie als Bestandteile eines Abgasnachbehandlungssystems
ein Oxidationskatalysator 26 in Form eines Diesel-Oxidationskatalysators
und ein Partikelfilter 27 in Form eines Diesel-Partikelfilters
dargestellt.
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Dem
Abgaskanal 25 ist die Dosiereinrichtung 10 zur
Zuführung von Kraftstoff in den Abgaskanal 25 vor
den Oxidationskatalysator 26 zugeordnet. Darin wird der
Kraftstoff über eine Kraftstoffzuführung 18 in Strömungsrichtung
einem Sicherheitsventil 17, einem Dosierventil 14 und
abschließend einem Einspritz-Rückschlagventil 11 zugeführt.
Zwischen dem Sicherheitsventil 17 und dem Dosierventil 14 ist
eine erste Kraftstoffleitung 15 mit einem ersten Druckmesser 16 und
zwischen dem Dosierventil 14 und dem Einspritz-Rückschlagventil 11 eine
zweite Kraftstoffleitung 12 mit einem zweiten Druckmesser 13 angeordnet.
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Nicht
dargestellt sind für den Betrieb der Brennkraftmaschine 20,
des Abgasnachbehandlungssystems und der Dosiereinrichtung 10 notwendige
Steuer- und Regeleinheiten, Temperaturfühler sowie Einheiten
zur Beladungsdiagnose des Partikelfilters 27.
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Über
den Luftzufuhrkanal 21 wir der Brennkraftmaschine 20 Frischluft
zugeführt. Die Frischluft wird dabei von der Kompressionsstufe 24.1 des
Turboladers 24, welche über die Abgasturbine 24.2 vom Abgasstrom 29 angetrieben
wird, komprimiert. Durch die Drosselklappe 23 kann die
zugeführte Luftmenge eingestellt werden. Zur Schadstoffreduzierung
wird dem Zuluftstrom 28 über die Abgasrückführung 22 in von
den Betriebsparametern der Brennkraftmaschine 20 abhängigen
Mengen Abgas aus dem Abgaskanal 25 zugemischt. Die Abgasrückführrate
kann dabei mit Hilfe des Abgasrückführventils 22.1 eingestellt werden.
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In
dem Abgasnachbehandlungssystem werden von der Brennkraftmaschine 20 emittierte Schadstoffe
umgesetzt beziehungsweise ausgefiltert. So werden in dem Oxidationskatalysator 26 Kohlenwasserstoffe
oxidiert, während der Partikelfilter 27 Rußpartikel
zurückhält.
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Durch
den Betrieb der Brennkraftmaschine 20 füllt sich
der Partikelfilter 27, bis das Erreichen seiner Speicherkapazität
signalisiert wird. Daraufhin wird eine Regenerationsphase des Partikelfilters 27 angestoßen,
bei der die in dem Partikelfilter 27 gespeicherten Partikel
in einer exotherm verlaufenden Reaktion verbrannt werden. Um diese
exotherme Reaktion einzuleiten sind vor dem Partikelfilter 27 Abgastemperaturen
von 600°C bis 650°C notwendig. Da diese Temperaturen
bei normalem Betrieb der Brennkraftmaschine 20 nur nahe
der Volllast erreicht werden, muss ein Temperaturanstieg durch zusätzliche
Maßnahmen bewirkt werden. Insbesondere im Fall niedriger
Motorlasten und Drehzahlen sind neben Luftsystemeingriffen, beispielsweise über
die Drosselklappe 23, weitere Maßnahmen, beispielsweise
im Umfeld der Kraftstoffeinspritzung, erforderlich. Diese können
innermotorische Maßnahmen wie eine Spät-Verschiebung
der Haupteinspritzung oder eine in der Brennkraftmaschine 10 drehmomentneutral
verbrennende Nacheinspritzung sein. Des Weiteren ist eine Veränderung
der Abgasrückführrate über das Abgasrückführventil 22.1 möglich.
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Eine
weitere Möglichkeit, die Abgastemperatur vor dem Partikelfilter 27 zu
erhöhen, besteht darin, zur Einleitung und während
einer Regenerationsphase des Partikelfilters 27 Kraftstoff über
die Dosiereinrichtung 10 dem Abgaskanal 25 vor
dem Oxidationskatalysator 26 zuzuführen. Der Kraftstoff
wird in dem Oxidationskatalysator 26 katalytisch verbrannt, was
zu einer starken Erwärmung des Abgasstroms 29 führt.
Die Temperaturerhöhung kann durch die Menge des zudosierten
Kraftstoffs geregelt werden.
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Um
Kraftstoff in den Abgaskanal 25 der Brennkraftmaschine 20 zu
dosieren, wird nach bekanntem Verfahren zunächst das Sicherheitsventil 17 geöffnet.
Der Kraftstoff strömt dann in die erste Kraftstoffleitung 15.
Zumeist wird der Kraftstoff aus dem Niederdrucksystem der Kraftstoffversorgung
der Brennkraftmaschine 20 entnommen und weißt
so einen Druck von typischerweise 4 bis 8 bar auf. Es besteht jedoch
auch die Möglichkeit, den Druck durch eine gesonderte Kraftstoffpumpe
aufzubauen. Der Druck des Kraftstoffs in der ersten Kraftstoffleitung 15 wird über
den ersten Druckmesser 16 bestimmt und bei der Berechnung
der erforderlichen Dosiermenge berücksichtigt.
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Die
benötigte Menge Kraftstoff, welche dem Abgaskanal 25 zugeführt
werden soll, wird über das Dosierventil 14 eingestellt.
Dazu wird das Dosierventil 14 kontinuierlich oder getaktet
angesteuert. Der Kraftstoff gelangt über das Dosierventil 14 in
die zweite Kraftstoffleitung 12. Der zweite Druckmesser 13 dient
der Leckageerkennung in der zweiten Kraftstoffleitung 12.
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Übersteigt
der Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kraftstoffleitung 12 den Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils 11, wird Kraftstoff über das
Einspritz-Rückschlagventil 11 in den Abgaskanal 25 abgegeben.
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Die 2a bis 2c beziehen
sich auf die in 1 gezeigte Anordnung und zeigen
einen ersten Druckverlauf 32 bei einer wechselseitigen
Ansteuerung des Sicherheitsventils 17 und des Dosierventils 14.
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In 2a ist
der erste Druckverlauf 32 gegenüber einer ersten
Druckachse 31 und einer ersten Zeitachse 33 aufgetragen.
Das Maximum in dem ersten Druckverlauf 32 ist durch eine
Markierung Auslösedruck 30 eingezeichnet. Der
erste Druckverlauf 32 entspricht dem Druck des Kraftstoffs,
wie er von dem in 1 dargestellten zweiten Druckmesser 13 bestimmt
wird.
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In 2b ist
der Schaltzustand SV 34 des Sicherheitsventils 17 gegenüber
einer zweiten Zeitachse 35 und in 2c der
Schaltzustand DV 36 des Dosierventils 14 gegenüber
einer dritten Zeitachse 37 gezeigt. Dabei bedeutet ein
Schaltzustand von 1 ein geöffnetes und ein Schaltzustand
von 0 ein geschlossenes Ventil.
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Die
Zeitachsen 33, 35, 37 sind gleich skaliert, so
dass für die drei 2a–2c ein
erster Zeitpunkt 41, ein zweiter Zeitpunkt 42,
ein dritter Zeitpunkt 43, ein vierter Zeitpunkt 44 und
ein Auslösezeitpunkt 40 durchgängig markiert
werden kann.
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Ein
Diagnosezyklus zur Bestimmung des Öffnungsdrucks des Einspritz-Rückschlagventils 11 wird
mit dem Öffnen des Sicherheitsventils 17 gestartet.
Entsprechend der dargestellten Ausführungsvariante der
Erfindung erfolgt danach ein periodischer Wechsel zwischen geöffnetem
Dosierventil 14 und geöffnetem Sicherheitsventil 17,
welcher für eine Periode beginnend mit dem ersten Zeitpunkt 41 wie
folgt beschrieben wird:
Zu dem ersten Zeitpunkt 41 wird
das Sicherheitsventil 17 geöffnet und zu dem zweiten
Zeitpunkt 42 wieder geschlossen. Während dieser
Zeit bleibt das Dosierventil 14 geschlossen. Zu dem dritten
Zeitpunkt 43 wird das Dosierventil 14 vollständig
geöffnet und zu dem vierten Zeitpunkt 44 wieder
geschlossen. Während dieser Zeit bleibt das Sicherheitsventil 17 geschlossen.
In der Zeit zwischen dem zweiten Zeitpunkt 42 und dem dritten
Zeitpunkt 43 sind sowohl das Sicherheitsventil 17 wie
auch das Dosierventil 14 geschlossen.
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Zwischen
dem ersten Zeitpunkt 41 und dem zweiten Zeitpunkt 42 erhöht
sich der nicht dargestellte Druck des Kraftstoffs in der ersten
Kraftstoffleitung 15 ungefähr auf den Versorgungsdruck
der Kraftstoffzuführung 18. Dieser Druck bleibt
nach dem Schließen des Sicherheitsventils 17 zum
zweiten Zeitpunkt 42 erhalten. Der in der 2a dargestellte
erste Druckverlauf 32 des Kraftstoffs in der zweiten Kraftstoffleitung 12 bleibt,
da das Dosierventil 14 geschlossen ist, während
dieser Zeit konstant.
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Wird
das Dosierventil 17 zum dritten Zeitpunkt 43 geöffnet,
findet ein Druckausgleich zwischen der ersten Kraftstoffleitung 15 und
der zweiten Kraftstoffleitung 12 statt. Wie in 2a dargestellt, steigt
der Druck in der zweiten Kraftstoffleitung 12 an, bis der
Druckausgleich erfolgt ist. Nach erreichtem Druckausgleich wird
das Dosierventil 14 zum vierten Zeitpunkt 44 geschlossen
und der Zyklus beginnt erneut mit dem nächsten Öffnen
des Sicherheitsventils 17.
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Durch
das wechselseitige Öffnen und Schließen des Sicherheitsventils 17 und
des Dosierventils 14 wird der Druck in der zweiten Kraftstoffleitung 12 vor
dem Einspritz-Rückschlagventil 11 stufenweise durch
jeweils ein definiertes und begrenztes Kraftstoffvolumen, welches
zwischen dem Sicherheitsventil 17 und dem Dosierventil 14 eingespannt
ist, erhöht. Wird der Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils 11 erreicht,
so öffnet das Einspritz-Rückschlagventil 11 und
gibt eine kleine Menge Kraftstoff in den Abgaskanal 25 der
Brennkraftmaschine 20 ab. Dieser Punkt ist durch den Auslösedruck 30 und
den Auslösezeitpunkt 40 markiert. Durch das abgegebene
Kraftstoffvolumen sinkt der Kraftstoffdruck in der zweiten Kraftstoffleitung 12 ab. Der
maximale Druck, der sich in dem ersten Druckverlauf 32 ergibt,
entspricht dem Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils 11.
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Durch
die Vorgabe der Zeiträume, in denen sowohl das Sicherheitsventil 17 wie
auch das Dosierventil 14 geschlossen ist, kann die Anstiegsgeschwindigkeit
des ersten Druckverlaufs 32 beeinflusst werden. Um den Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils 11 möglichst
schnell zu erreichen, können diese Zeiträume sehr
kurz vorgegeben werden, so dass das Schließen des einen
Ventils nahezu zeitgleich mit dem Öffnen des anderen Ventils
erfolgt. Eine größere Genauigkeit in der Bestimmung
des Öffnungsdrucks des Einspritz-Rückschlagventils 11 wird
mit längeren Zeiträumen, in denen beide Ventile
geschlossen sind, erreicht.
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In 3 ist
ein zweiter Druckverlauf 50 bei einer gleichzeitigen Ansteuerung
des Sicherheitsventils 17 und des Dosierventils 14 dargestellt.
Der zweite Druckverlauf 52 ist dabei gegenüber
einer zweiten Druckachse 51 und einer vierten Zeitachse 52 aufgetragen.
Der bereits in 2a gezeigte Auslösedruck 30 ist
markiert.
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Alternativ
zu dem in den 2a–2c dargestellten
Ausführungsbeispiel werden hier zum Zeitpunkt 0 zu Beginn
eines Diagnosezyklus zur Bestimmung des Öffnungsdrucks
des Einspritz-Rückschlagventils 11 sowohl das
Sicherheitsventil 17 als auch das Dosierventil 14 gleichzeitig
und vollständig geöffnet. Dadurch steigt der Druck
in der zweiten Kraftstoffleitung 12 vor dem Einspritz-Rückschlagventil 11 entsprechend
dem zweiten Druckverlauf 50 an. Wird der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils 11 erreicht, öffnet
das Einspritz-Rückschlagventil 11 und gibt eine
kleine Menge Kraftstoff an den Abgaskanal 25 der Brennkraftmaschine 20 ab.
Dadurch sinkt der Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kraftstoffleitung 12.
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Der
Maximalwert des zweiten Druckverlaufs 50, markiert durch
den Auslösedruck 30, entspricht dem Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils 11.
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Sowohl
mit dem in den 2a–2c wie auch
mit dem in 3 gezeigten Vorgehen lässt
sich somit der Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils 11 bestimmten.
Dabei ermöglicht das wechselseitige Öffnen und
Schließen des Sicherheitsventils 17 und des Dosierventils 14 eine
genauere Bestimmung des Öffnungsdrucks, während
das gleichzeitig Öffnen des Sicherheitsventils 17 und
des Dosierventils 14 eine schnellere Bestimmung des Öffnungsdrucks
bei reduziertem Steuer- und Schaltaufwand ermöglicht.
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Vorteilhaft
bei dem Verfahren ist, dass die Bestimmung des Öffnungsdrucks
des Einspritz-Rückschlagventils 11 auf Basis eines
ohnehin bei Dosiereinrichtungen 10 für die Zumessung
von Kraftstoff in den Abgaskanal 25 von Brennkraftmaschinen 20 vorgesehenen
zweiten Druckmessers 13 erfolgt.
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Die
Steuerung der Dosiereinrichtung 10 erfolgt über
eine nicht dargestellte Steuerelektronik. In dieser Steuerelektronik
kann mit geringem Aufwand ein Programm für die beschriebene
Ansteuerung des Sicherheitsventils 17 und des Dosierventils 14 hinterlegt
werden. Weiterhin kann in der Steuerelektronik die Auswertung des
Drucksignals des zweiten Druckmessers 13, welches der Steuerelektronik
zur Erkennung einer Leckage im Bereich der zweiten Kraftstoffleitung 12 bereits
vorliegt, durchgeführt werden.
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Die
Steuerelektronik kann neben dem ermittelten Maximaldruck in dem
ersten Druckverlauf 32 oder in dem zweiten Druckverlauf 50 zur
Bestimmung des Öffnungsdrucks des Einspritz-Rückschlagventils 11 zusätzliche
Kenngrößen, beispielsweise Betriebsparameter der
Brennkraftmaschine 20, berücksichtigen. So geht
der zu dem Diagnosezeitpunkt herrschende Abgasdruck direkt in den
Auslösedruck 30, bei dem das Einspritz-Rückschlagventil 11 öffnet,
ein und kann entsprechend berücksichtigt werden.
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Der Öffnungsdruck
des Einspritz-Rückschlagventils 11 beeinflusst
die dem Abgaskanal 25 zugeführte Kraftstoffmenge.
Das beschriebene Verfahren und die zugehörige Vorrichtung
ermöglichen es, den Öffnungsdruck des in der Dosiereinrichtung 10 eingebauten
Einspritz-Rückschlagventils 11 zu messen und bei
der Berechnung der dem Abgaskanal 25 zugeführten
Kraftstoffmenge zu berücksichtigen. Daher können
Einspritz-Rückschlagventile 11 mit einer größeren
Toleranz des Öffnungsdrucks verwendet werden, was zu einer
kostengünstigeren Herstellung der Einspritz-Rückschlagventile 11 führt.
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Weiterhin
kann der ermittelte Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventils 11 mit
Schwellwerten verglichen werden, die bei bestimmten Fehlern des
Einspritz-Rückschlagventils 11 nicht erreicht
beziehungsweise überschritten werden.
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So
führt ein im geschlossenen Zustand klemmendes Einspritz-Rückschlagventil 11 dazu,
dass der Druck des Kraftstoffs in der zweiten Kraftstoffleitung 12 vor
dem Einspritz-Rückschlagventil 11 während
des Diagnosezyklus zur Bestimmung des Öffnungsdrucks des
Einspritz-Rückschlagventils 11 über einen
als Schwellwert vorzugebenden Wert ansteigt. Das defekte Einspritz-Rückschlagventil 11 kann
so erkannt und beispielsweise im Rahmen einer On-Board-Diagnose
angezeigt werden.
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Ein
im geöffneten Zustand klemmendes Einspritz-Rückschlagventil 11 führt,
ebenso wie ein Leck im Bereich der zweiten Kraftstoffleitung 12,
dazu, dass der Druck des Kraftstoffs einen vorgegebenen Schwellwert
nicht erreicht. Die Vorgabe eines unteren Schwellwertes verhindert,
dass ein Maximum in den Druckverläufen 32, 50,
welches durch ein Leck in der zweiten Kraftstoffleitung 12 oder
ein klemmendes Einspritz-Rückschlagventil 11 bewirkt
wird, fehlerhaft als Öffnungsdruck des Einspritz-Rückschlagventil 11 gewertet
und entsprechend bei der Mengenberechnung des dem Abgaskanal 25 zugeführten
Kraftstoffs verwendet wird. Auch hier kann eine Fehlermeldung im
Rahmen einer On-Board-Diagnose erfolgen.
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Das
Verfahren und die zugehörige Vorrichtung ermöglichen
es somit, die Dosiergenauigkeit von Dosiereinrichtungen 10 für
die Zumessung von Kraftstoff in den Abgaskanal 25 von Brennkraftmaschinen 20 zu
verbessern und ein fehlerhaftes Einspritz-Rückschlagventil 11 beziehungsweise
ein Leck in der zweiten Kraftstoffleitung 12 zu detektieren.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004061247
A1 [0007, 0008]