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Querverweis auf verwandte
Anmeldungen
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Diese
Anmeldung beansprucht die Priorität aus der am 8. Februar 2008
eingereichten vorläufigen
US-Anmeldung Nr. 61/027,250. Die Offenbarung der vorstehenden Anmeldung
wird hierin durch Erwähnung
in ihrer Gesamtheit aufgenommen.
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Gebiet
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zum Überwachen
von Harnstoff-Füllständen.
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Hintergrund
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Die
hierin vorgesehene Hintergrundbeschreibung dient dem Zweck des allgemeinen
Darstellens des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der vorliegend
genannten Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben
wird, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt der Einreichung
eventuell nicht anderweitig als Stand der Technik gelten, werden
weder ausdrücklich
noch impliziert gegenüber
der vorliegenden Offenbarung als Stand der Technik betrachtet.
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Um
die Anforderungen an die Emission von Stickoxiden (NOx) bei einem
Fahrzeug mit einem Dieselmotor zu erfüllen, kann Harnstoff in einen
Abgasstrom eingespritzt werden. Der Harnstoff wird in einem Tank
gespei chert, der einem herkömmlichen Kraftstofftank ähneln kann.
Da die Auswirkung auf die Emissionen bei Schwinden von Harnstoff
schwerwiegend ist, ist eine korrekte Harnstoff-Füllstandanzeige zum Informieren
des Fahrers erforderlich. Das Fahrzeug muss zum Beispiel unter Umständen in
einer Notfahrbetriebsart laufen, wenn der Harnstoff ausgeht.
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Mehrere
einzigartige Eigenschaften von Harnstoffzufuhrsystemen unterscheiden
Harnstoff-Füllstanderfassungssysteme
und Onboard-Diagnose(OBD)-Überwachung
von Kraftstoff-Füllstandüberwachungssystemen.
Zum Beispiel gefriert Harnstoff bei niedrigen Temperaturen. Zudem
kann das pro Meile verbrauchte Harnstoffvolumen bei nur 5 Gallonen
pro 4.000 Meilen liegen. Die Füllstanderfassungssysteme
müssen
unter Umständen
Bereichsmesswerte des Sensors unabhängig prüfen.
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Zusammenfassung
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Ein
Sensordiagnosesystem umfasst einen ersten, zweiten und dritten Dosiermittelsensor
sowie ein Steuermodul. Der erste, zweite und dritte Dosiermittelsensor
zeigen an, ob ein Dosiermittel bei einem ersten, zweiten bzw. dritten
Füllstand
eines Dosiermitteltanks vorhanden ist. Der zweite Füllstand
ist größer als
der erste Füllstand,
und der dritte Füllstand
ist größer als
der zweite Füllstand.
Das Steuermodul diagnostiziert bei mindestens einem von erstem,
zweitem und drittem Dosiermittelsensor beruhend auf den Anzeigen
des ersten, zweiten und dritten Dosiermittelsensors selektiv einen
Sensorfehler.
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Bei
anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler,
wenn der dritte Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel
vorhanden ist, und mindestens einer von erstem und zweitem Dosiermittelsensor
anzeigt, dass das Dosiermittel fehlt.
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Bei
noch anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler,
wenn der zweite Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden
ist, und der erste Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel
fehlt.
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Bei
weiteren Merkmalen diagnostiziert das Steuermodel den Sensorfehler,
wenn der erste Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel
fehlt, während
der zweite Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden
ist.
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Bei
noch weiteren Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler,
wenn der zweite Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das
Dosiermittel fehlt, während
der dritte Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden ist.
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Bei
noch anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler,
wenn der erste Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das
Dosiermittel fehlt, während
ein Pumpendruck größer als
ein vorbestimmter Druck ist.
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Bei
noch anderen Merkmalen diagnostiziert das Steuermodul den Sensorfehler,
wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt
in einen Abgasstrom eingespritzte Menge des Dosiermittels kleiner
als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste Zeitpunkt entspricht
dem Zeitpunkt, zu dem der dritte Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt,
dass das Dosiermittel fehlt, während
der zweite Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden
ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt, zu dem der
zweite Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel fehlt.
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Bei
weiteren Merkmalen diagnostiziert das Steuermodel den Sensorfehler,
wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und einem zweiten Zeitpunkt in
einen Abgasstrom eingespritzte Menge des Dosiermittels kleiner als
eine vorbestimmte Menge ist. Der erste Zeitpunkt entspricht dem
Zeitpunkt, zu dem der zweite Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt,
dass das Dosiermittel fehlt, während
der erste Dosiermittelsensor anzeigt, dass das Dosiermittel vorhanden
ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt, zu dem der
erste Dosiermittelsensor zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel
fehlt.
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Ein
Verfahren umfasst das Anzeigen mit Hilfe des ersten, zweiten bzw.
dritten Dosiermittelsensors, ob ein Dosiermittel bei einem ersten,
zweiten und dritten Füllstand
eines Dosiermitteltanks vorhanden ist, und beruhend auf den Anzeigen
das selektive Diagnostizieren eines Sensorfehlers bei mindestens
einem von erstem, zweitem und drittem Dosiermittelsensor. Der zweite
Füllstand
ist größer als
der erste Füllstand,
und der dritte Füllstand
ist größer als
der zweite Füllstand.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren
des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen das Anzeigen umfasst, dass
das Dosiermittel bei dem dritten Füllstand vorhanden ist und dass
das Dosiermittel bei mindestens einem von erstem und zweitem Füllstand
fehlt.
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Bei
noch anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das
Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen das Anzeigen umfasst,
dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand vorhanden ist und dass
das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt.
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Bei
weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren
des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass
das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt, während angezeigt
wird, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand vorhanden ist.
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Bei
noch weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das
Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen zum Anzeigen wechselt,
dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand fehlt, während angezeigt
wird, dass das Dosiermittel bei dem dritten Füllstand vorhanden ist.
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Bei
anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren
des Sensorfehlers, wenn das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass
das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand fehlt, während ein
Pumpendruck größer als
ein vorbestimmter Druck ist.
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Bei
noch anderen Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das
Diagnostizieren des Sensorfehlers, wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt
und einem zweiten Zeitpunkt in einen Abgasstrom eingespritzte Menge
des Dosiermittels kleiner als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste
Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, zu dem das Anzeigen zum Anzeigen
wechselt, dass das Dosiermittel bei dem dritten Füllstand
fehlt, während
angezeigt wird, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand
vorhanden ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt,
zu dem das Anzeigen das Anzeigen umfasst, dass das Dosiermittel
bei dem zweiten Füllstand
fehlt.
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Bei
weiteren Merkmalen umfasst das selektive Diagnostizieren das Diagnostizieren
des Sensorfehlers, wenn eine zwischen einem ersten Zeitpunkt und
einem zweiten Zeitpunkt in einen Abgasstrom eingespritzte Menge des
Dosiermittels kleiner als eine vorbestimmte Menge ist. Der erste
Zeitpunkt entspricht dem Zeitpunkt, zu dem das Anzeigen zum Anzeigen
wechselt, dass das Dosiermittel bei dem zweiten Füllstand
fehlt, während
angezeigt wird, dass das Dosiermittel bei dem ersten Füllstand
vorhanden ist. Dem ersten Zeitpunkt folgt der zweite Zeitpunkt,
zu dem das Anzeigen zum Anzeigen wechselt, dass das Dosiermittel
bei dem ersten Füllstand
fehlt.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung gehen aus der hierin
nachstehend vorgesehenen eingehenden Beschreibung hervor. Es versteht
sich, dass die eingehende Beschreibung und spezifischen Beispiele
lediglich dem Zweck der Veranschaulichung dienen und nicht den Schutzumfang
der Offenbarung beschränken
sollen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die
vorliegende Offenbarung wird anhand der eingehenden Beschreibung
und der Begleitzeichnungen besser verständlich. Hierbei zeigen:
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1 ein
Funktionsblockdiagramm, das ein beispielhaftes Füllstandüberwachungssystem zum Überwachen
von Harnstoff-Füllstand
in einem Harnstofftank veranschaulicht;
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2 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Steuermoduls von 1 in
größerem Detail;
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3 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Moduls zum Prüfen ungültigen Füllstands;
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4 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften Moduls zum Prüfen des
Feststeckens eines Sensors bei „High”;
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5 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften ersten Moduls zum Prüfen des
Feststeckens eines Sensors bei „Low”; und
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6 ein
Funktionsblockdiagramm eines beispielhaften zweiten Moduls zum Prüfen des
Feststeckens eines Sensors bei „Low” sowie eines Sensorfehler-Ausgabemoduls.
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Eingehende Beschreibung
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Die
folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und soll
in keiner Weise die Offenbarung, ihre Anwendungen oder Nutzungsmöglichkeiten
beschränken.
Der Klarheit halber werden in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen
zur Bezeichnung ähnlicher
Elemente verwendet. Der Ausdruck „mindestens eines von A, B
und C”,
wie er hierin verwendet wird, sollte so ausgelegt werden, dass er
ein logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht ausschließlichen
logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte innerhalb
eines Verfahrens in anderer Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne
die Grundsätze
der vorliegenden Offenbarung zu ändern.
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Wie
hier verwendet bezieht sich der Begriff „Modul” auf eine applikationsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen
Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher,
die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische
Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, welche die
beschriebene Funktionalität
bereitstellen.
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Unter
Bezug nun auf 1 speichert ein Harnstofftank 10 Harnstoff
und umfasst Sensoren 12, 14, und 16,
die hierin auch als Sensor 1 (oder S1), Sensor 2 (oder S2) bzw.
Sensor 3 (oder S3) bezeichnet werden können. Der Harnstofftank 10 speichert Harnstoff,
der in eine Abgasanlage eines Dieselmotors (nicht dargestellt) eingespritzt
wird. Die Sensoren 12, 14 und 16 erfassen
das Vorhandensein oder Fehlen von Harnstoff benachbart dazu und
erzeugen darauf beruhend einen ersten und zweiten Signalzustand.
Während
die vorstehende Beschreibung Sensoren mit einem Zustand „High” bei Vorhandensein von
Harnstoff beschreibt, kann ein Zustand „Low” ebenfalls zum Erkennengeben
des Vorhandenseins von Harnstoff verwendet werden.
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Der
Sensor 12 ist so angeordnet, dass er Harnstoff in dem Harnstofftank 10 unter
den Sensoren 14 und 16 erfasst. Der Sensor 14 ist
so angeordnet, dass er Harnstoff in dem Harnstofftank 10 zwischen
dem Sensor 12 und 16 erfasst. Der Sensor 16 ist
so angeordnet, dass er Harnstoff in dem Harnstofftank 10 über den
Sensoren 12 und 14 erfasst. Ein Steuermodul 18 empfangt
Ausgaben der Sensoren 12, 14 und 16 und
unterzieht die Sensorausgaben zum Ermitteln von Sensorfehlern und
zum Prüfen
der Sensorausgaben einer Diagnose. Eine Pumpe 20 pumpt
Harnstoff, und ein Drucksensor 22 erfasst Pumpendruck.
Wie sich versteht, kann das Steuermodul 18 durch ein Motorsteuermodul
oder ein anderes Fahrzeugsteuermodul umgesetzt sein.
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Unter
Bezug nun auf 2 wird ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm
des Steuermoduls 18 von 1 näher gezeigt.
Das Steuermodul 18 kann ein Modul 24 zum Prüfen ungültigen Füllstands, ein
Modul 26 zum Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High”, ein erstes Modul 30 zum
Prüfen des
Feststeckens bei „Low” und ein
zweites Modul 34 zum Prüfen
des Feststeckens bei „Low” umfassen. Ein
Sensorfehlermodul 38 erzeugt beruhend auf Ausgaben der
Module 24, 26, 30 und 34 einen
Sensorfehler, wie nachstehend beschrieben wird. Lediglich zum Beispiel
kann das Sensorfehlermodul 38 ein Sensorfehlersignal erzeugen,
in dem Diagnosespeicher ein Flag setzen, ein Licht aufleuchten lassen
(z. B. ein Licht „Motor
Prüfen”) und/oder
eine andere Anzeige eines Sensorfehlers erzeugen.
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Das
Modul 24 zum Prüfen
ungültigen
Füllstands
vergleicht kombinierte Sensorzustände der Sensoren 12, 14 und 16 mit
einer Tabelle. Die Tabelle bestimmt, ob die Sensorzustände einem
gültigen kombinierten
Sensorzustand für
die Sensoren 12, 14 und 16 oder einem
ungültigen
kombinierten Sensorzustand für
die Sensoren 12, 14 und 16 entsprechen. Zudem
führen
die anderen Module 26, 30 und 34 eine
weitere Diagnose aus, wie nachstehend näher beschrieben wird.
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Das
Modul 26 zum Prüfen
von Feststecken bei „High” ermittelt,
ob einer der Sensoren 12, 14 und 16 in
einem Zustand „High” feststeckt.
Das Modul 26 zum Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” bringt selektiv ein erstes
(oder S1), ein zweites (oder S2) und drittes (oder S3) Signal für Feststecken bei „High” in aktiven
Zustand, wenn sich die Sensoren 12, 14 bzw. 16 in
einem Zustand des Feststeckens bei „High” befinden. Das Modul 26 zum
Prüfen des
Feststeckens eines Sensors bei „High” kann auch ein Pumpendrucksignal
von der Harnstoffpumpe und ein Pumpendruck-Kalibrierungssignal empfangen.
Die Ermittlung des Zustands des Feststeckens bei „High” kann auf
diesen Werten beruhen.
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Das
erste Modul 30 zum Prüfen
des Feststeckens bei „Low” ermittelt,
ob sich die Sensoren 14 und 16 in einem Zustand
des Feststeckens bei „Low” befinden.
Das erste Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” kann die
Ermittlung auf eine Harnstoffmengenberechnung stützen, die von dem Steuermodul 18 erzeugt
wird, sowie darauf, ob seit einem ersten kombinierten Sensorzustandswechsel
Harnstoff eingespritzt wurde oder nicht.
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Das
zweite Modul 34 zum Prüfen
des Feststeckens bei „Low” ermittelt,
ob sich der Sensor 12 in einem Zustand des Feststeckens
bei „Low” befindet. Das
zweite Modul 34 zum Prüfen
des Feststeckens bei „Low” kann die
Ermittlung ebenfalls auf die Harnstoffmengenberechnung stützen, sowie
darauf, ob seit einem zweiten kombinierten Sensorzustandswechsel
Harnstoff eingespritzt wurde oder nicht.
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Unter
Bezug nun auf 3 ist ein beispielhaftes Modul 24 zum
Prüfen
ungültigen
Füllstands gezeigt.
Gültige
kombinierte Sensorzustände
können kombinierten
Sensorzuständen
111, 011, 001 und 000 entsprechen. Ungültige kombinierte Sensorzustände können kombinierten
Sensorzuständen
110, 101, 100 und 010 entsprechen. In jedem dieser kombinierten
Sensorzustände
erscheint der Sensor 16 zuerst, gefolgt von dem Sensor 14 und
dann dem Sensor 12.
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Unter
Bezug nun auf 4 ist ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm
des Moduls 26 zum Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” gezeigt. Das Modul 26 zum
Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” ermittelt, ob ein Wechsel von
dem kombinierten Sensorzustand 111 zu dem kombinierten Sensorzustand
101 stattgefunden hat. Wenn ja, dann wird ein Signal für Feststecken
bei „High” für den Sensor 16 erzeugt.
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Das
Modul 26 zum Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” ermittelt auch, ob ein Wechsel
von dem kombinierten Sensorzustand 011 zu dem kombinierten Sensorzustand
010 stattgefunden hat. Wenn ja, dann erzeugt das Modul 26 zum
Prüfen des
Feststeckens eines Sensors bei „High” ein Signal für Feststecken
bei „High” für den Sensor 14.
Das Modul 26 zum Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” ermittelt auch, ob ein Wechsel
von dem kombinierten Sensorzustand 001 zu dem kombinierten Sensorzustand
000 stattgefunden hat. Wenn nicht, vergleicht das Modul 26 zum
Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” den Pumpendruck mit der Pumpendruckkalibrierung.
Wenn der Pumpendruck kleiner oder gleich der Pumpendruckkalibrierung
ist und der Wechsel von dem kombinierten Sensorzustand 001 zu dem
kombinierten Sensorzustand 000 nicht stattgefunden hat, erzeugt
das Modul 26 zum Prüfen
des Feststeckens eines Sensors bei „High” ein Signal für Feststecken
bei „High” für den Sensor 12.
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Unter
Bezug nun auf 5 ist ein beispielhaftes erstes
Modul 30 zum Prüfen
des Feststeckens bei „Low” gezeigt.
Das erste Modul 30 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” vergleicht
den seit Wechsel zu dem Zustand 011 eingespritzten Harnstoff mit einer
Harnstoffmengenkalibrierung. Wenn der eingespritzte Harnstoff weniger
oder gleich der Harnstoffmengenkalibrierung ist und der aktuelle
Zustand gleich dem kombinierten Sensorzustand 001 ist, dann wird
für den
Sensor 14 ein Signal für
Feststecken bei „Low” erzeugt.
Ein Zustand des Feststeckens bei „Low” ist bei dem Sensor 16 nicht
detektierbar. Ein Kunde kann aber eine Warnanzeige für niedrigen
Harnstoff erhalten, selbst wenn der Harnstofftank gefüllt wurde.
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Unter
Bezug nun auf 6 ist ein beispielhaftes Funktionsblockdiagramm
des zweiten Moduls 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” und des Sensorfehlermoduls 38 gezeigt.
Das zweite Modul 34 zum Prüfen des Feststeckens bei „Low” vergleicht seit
dem Wechsel zu dem kombinierten Sensorzustand 001 eingespritzten
Harnstoff mit einer Harnstoffmengenkalib rierung. Wenn der eingespritzte Harnstoff
weniger oder gleich der Harnstoffmengenkalibrierung ist und der
aktuelle Zustand gleich dem kombinierten Sensorzustand 000 ist,
dann wird für den
Sensor 12 ein Signal für
Feststecken bei „Low” erzeugt.
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Ausgaben
der ungültigen
kombinierten Sensorzustände,
die von dem Modul 24 zum Prüfen ungültigen Füllstands erzeugt werden, die
Signale für Feststecken
bei „High” und die
Signale für
Feststecken bei „Low” werden
in das Sensorfehlermodul 38 eingegeben. Das Sensorfehlermodul 38 kann
ein ODER-Gatter umfassen, das einen Sensorfehler ausgibt, wenn beliebige
dieser Signale in aktiven Zustand gebracht werden.
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Der
Fachmann kann nun anhand der vorstehenden Beschreibung ermessen,
dass die breite Lehre der Offenbarung in verschiedener Form umgesetzt
werden kann. Während
diese Offenbarung bestimmte Beispiele umfasst, sollte daher der
wahre Schutzumfang der Offenbarung nicht darauf beschränkt werden,
da für
den Fachmann bei genauer Betrachtung der Zeichnungen, der Beschreibung
und der folgenden Ansprüche
andere Abwandlungen nahe liegen können.