DE102010006728B4

DE102010006728B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Prüfung von Abgasreinigungsanlagen, Computerprogramm und Computerprogrammprodukt

Info

Publication number: DE102010006728B4
Application number: DE102010006728.8A
Authority: DE
Inventors: Ola Stenlåås
Original assignee: Scania CV AB
Current assignee: Scania CV AB
Priority date: 2009-02-05
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2023-08-17
Anticipated expiration: 2030-02-04
Also published as: SE0950056A1; DE102010006728A1; SE533470C2

Abstract

Vorrichtung zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage (III) eines Verbrennungsmotors (230), wobei die Abgasreinigungsanlage eine Abgasleitung (240) zur Abführung der Abgase aus dem Verbrennungsmotor, einen in der Abgasleitung (240) angeordneten ersten Katalysator (250), , einen in der Abgasleitung (240) vor dem ersten Katalysator (250) angeordneten zweiten Katalysator (252), eine in der Abgasleitung (240) hinter dem ersten Katalysator (250) angeordnete Filtervorrichtung (260) und eine erste Einspritzvorrichtung (270) umfasst, die bei der Regenerierung der Filtervorrichtung (260) einen Kraftstoff vor dem ersten Katalysator (250) in die Abgasleitung (240) einspritzt, um den ersten Katalysator (250) zu erwärmen,wobei die Vorrichtung die genannte erste Einspritzvorrichtung (270) und Ausrüstungen (221, 222, 223, 200) zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem ersten Katalysator (250) umfasst,wobei weiter eine zweite Einspritzvorrichtung (272b, 272c) vorhanden ist, die dazu dient, bei der Prüfung einen Kraftstoff in die Abgasleitung (240) vor dem ersten Katalysator (250) oder vor dem zweiten Katalysator (252) einzuspritzen, um die Temperaturdifferenz mit der Temperaturdifferenz zu vergleichen, die beim Einspritzen mittels der ersten Einspritzvorrichtung (270) festgestellt wurde, undwobei die erste Einspritzvorrichtung (270) und die zweite Einspritzvorrichtung (272b, 272c) externe Einspritzvorrichtungen sind, die außerhalb des Verbrennungsmotors (230) angeordnet sind.

Description

TECHNISCHER BEREICH
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zur Prüfung von Abgasreinigungsanlagen und ein Verfahren zur Prüfung von Abgasreinigungsanlagen sowie ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt.
HINTERGRUND
Es gibt verschiedene Methoden zur Reinigung der Abgase von Verbrennungsmotoren. Eine Methode ist der Einsatz von Partikelfiltern zum Auffangen von Partikeln, wie beispielsweise Rußpartikeln, die in den Abgasen enthalten sind, die erzeugt werden, wenn der Motor in Betrieb ist. Ein Problem ist, dass sich der Filter aufgrund der aufgefangenen Partikel zusetzt.
Zur Reinigung des Filters ist bereits die aktive Regenerierung bekannt, bei der eine Nachbehandlung der Partikel mithilfe eines vor dem Filter angeordneten Katalysators erfolgt, der durch Oxidation von Kraftstoff erwärmt wird, der in die Abgase des Motors gespritzt wird. Die Abgase, die den Katalysator verlassen, erhalten folglich eine erhöhte Temperatur, bevor sie zum Filter weitergeleitet werden. Indem die Abgase bei der Regenerierung erwärmt werden, werden die im Filter angesammelten Partikel verbrannt (oxidiert) und der Filter kann dann wieder seine Funktion erfüllen. Damit der Katalysator funktioniert, muss seine Temperatur über einem bestimmten Wert, beispielsweise 250°C, liegen. Durch Einspritzen eines Kraftstoffs, wie beispielsweise eines Kohlenwasserstoffs wie Dieselkraftstoff, in den Katalysator wird Wärme zugeführt, indem der Kraftstoff exotherm reagiert, wobei hauptsächlich Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Wasserdampf und Wärme entsteht. Die Temperatur überschreitet bei einer Variante 500°C. Der Kraftstoff, beispielsweise Dieselkraftstoff, kann zugeführt werden, indem eine Einspritzvorrichtung an die Abgasleitung angeschlossen wird oder indem die Kraftstoffeinspritzung mittels der Einspritzvorrichtungen der Motorzylinder so gesteuert wird, dass ein bestimmter Anteil des Kraftstoffs nicht verbrannt wird, sondern als so genannte späte Nacheinspritzung eingespritzt wird, d. h. als Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder, die dazu dient, Kraftstoff in den Abgasen anzureichern, wobei der so eingespritzte Kraftstoff die Zylinder im Wesentlichen unverbrannt verlässt.
Um die Temperaturerhöhung festzustellen, sind einige Temperaturgeber, beispielsweise drei Temperaturgeber, und zwar einer vor dem Katalysator, einer zwischen dem Katalysator und dem Filter und einer hinter dem Filter angeordnet.
Wenn eine nicht zufriedenstellende Wärmezunahme, d. h. eine zu geringe Temperaturerhöhung erfolgt, wenn der Kraftstoff eingespritzt wird, kann ein Defekt eines Temperaturgebers oder mehrerer Temperaturgeber oder ein Defekt des Katalysators oder ein Defekt der Kraftstoffeinspritzvorrichtung vorliegen. Da die Temperaturgeber, wenn keine Regenerierung im Gange ist, im Laufe der Zeit im Wesentlichen die gleiche Durchschnittstemperatur anzeigen sollten, kann diese Fehlerquelle ausgeschlossen werden, wenn dies der Fall ist. Ein Problem dabei ist, dass man nicht weiß, ob ein Defekt der Einspritzvorrichtung vorliegt, weil die Einspritzvorrichtung eine zu geringe Kraftstoffmenge pro Zeiteinheit abgibt, oder ob der Zustand des Katalysators schlecht ist, so dass der Wirkungsgrad des Katalysators zu gering ist.
Vorrichtungen zur Prüfung von Abgasanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt, wie beispielsweise aus der japanischen Offenlegungsschrift JP 2008- 38 742 A und der US-Offenlegungsschrift US 2008 / 0 034 742 A1 . Bei diesen wird zur Überprüfung der Abgasreinigungsanlagen ein Reduktionsmittel, wie Kraftstoff, über ein Ventil in die mit dem Katalysator verbundene Abgasleitung eingespritzt. Ferner kann eine dem Verbrennungsvorgang zeitlich nachgelagerte Einspritzung von Kraftstoff in die Zylinder des Verbrennungsmotors erfolgen, so dass unverbrannter Kraftstoff zum Katalysator gelangt. Ein hinter dem Katalysator angeordneter Temperatursensor zur Messung der Temperatur am Ausgang des Katalysators erlaubt einen Rückschluss auf die Funktionsfähigkeit des Katalysators. Weiterer Stand der Technik wird in DE 23 46 425 A , DE 10 2009 014 459 A1 , DE 10 2006 026 159 A1 und DE 10 2007 044 191 A offenbart.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zur Prüfung von Abgasreinigungsanlagen bei der aktiven Regenerierung zu schaffen, die eine alternative Feststellung der Fehlerquelle bei Defekten von Abgasreinigungsanlagen ermöglicht und die Qualität der Prüfung verbessert.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zur Abgasreinigung und eines Computerprogramms zum Prüfen von Abgasreinigungsanlagen, das eine vereinfachte Feststellung der Fehlerquelle bei Defekten von Abgasreinigungsanlagen ermöglicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe und weitere Aufgaben, die aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich sind, werden durch eine Vorrichtung, ein Verfahren, ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit den Merkmalen der beigefügten Patentansprüche 1, 7, 8, 11, 12 und 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den beigefügten unselbständigen Patentansprüchen 2-6 und 9-10 festgelegt.
Durch die Vorrichtung gemäß der Erfindung können Fehlerquellen eingegrenzt werden, so dass Fehler besser diagnostiziert werden können. Durch diese Vorrichtung kann bei Prüfungen festgestellt werden, ob ein Defekt der ersten Einspritzvorrichtung vorliegt, was der Fall ist, wenn die Temperaturdifferenz beim Einspritzen mit der zweiten Einspritzvorrichtung die gewünschte ist und sich folglich von der zu geringen Temperaturdifferenz unterscheidet, die beim Einspritzen mit der ersten Einspritzvorrichtung entsteht, oder ob der Katalysatorwirkungsgrad beeinträchtigt ist, was der Fall ist, wenn die Temperaturdifferenz beim Einspritzen mit der zweiten Einspritzvorrichtung weiterhin zu gering ist. Dadurch muss bei einem Werkstattbesuch nur die defekte Einheit ausgetauscht oder repariert werden, so dass Zeit und Kosten eingespart werden können.
Gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform der Vorrichtung besteht die zweite Einspritzvorrichtung aus einer im Motor angeordneten Motorzylindereinspritzvorrichtung, die dazu dient, den Kraftstoff nach den normalen, zur Verbrennung in den Zylindern des Motors vorgesehenen Einspritzungen einzuspritzen. Da die Motorzylindereinspritzvorrichtung bei jeder Motorumdrehung kontrolliert wird, erhält man eine Rückmeldung bezüglich der Arbeit, die an einer am Motor angeordneten Kurbelwelle im Vergleich zur eingespritzten Kraftstoffmenge bereitgestellt wird, so dass die Prüfung durchgeführt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass eine weitere Fehlerquelle vorliegt.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung ist die erste Einspritzvorrichtung bei der Prüfung durch Einspritzung mit der zweiten Einspritzvorrichtung abgeschaltet. Dies gestattet eine einfachere Bestimmung der Temperaturdifferenz und einen einfacheren Vergleich mit der Temperaturdifferenz.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung erfolgt die Prüfung der Abgasreinigungsanlage bei laufender Regenerierung der Filtervorrichtung. Dabei spritzt die erste Einspritzvorrichtung eine Teilmenge der Gesamtmenge des Kraftstoffs zur Erzielung einer Erwärmung des Katalysators ein, während die zweite Einspritzvorrichtung abgeschaltet ist. Die zweite Einspritzvorrichtung spritzt die restliche Menge des Kraftstoffs ein, während die erste Einspritzvorrichtung abgeschaltet ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperaturdifferenz eine Ausrüstung zur Bestimmung der Abgastemperatur vor dem Katalysator. Dies ermöglicht die Bestimmung der Temperatur durch Modellierung.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperatur der Abgase vor dem Katalysator ein erster Temperaturgeber, der dazu dient, die Temperatur der Abgase vor dem Katalysator zu messen. Dies ist eine einfache Weise, die Temperatur festzustellen.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperaturdifferenz mindestens ein Temperaturgeber, der dazu dient, die Temperatur hinter dem Katalysator zu messen. Dies ist eine einfache Weise, die Temperatur festzustellen.
Durch das Verfahren gemäß der Erfindung können Fehlerquellen eingegrenzt werden, so dass Fehler besser diagnostiziert werden können. Durch dieses Verfahren kann bei der Prüfung festgestellt werden, ob ein Defekt der ersten Einspritzvorrichtung vorliegt, was der Fall ist, wenn die Temperaturdifferenz bei der Einspritzung mit der zweiten Einspritzvorrichtung die gewünschte ist und sich folglich von der zu geringen Temperaturdifferenz unterscheidet, die beim Einspritzen mit der ersten Einspritzvorrichtung bestand, oder ob der Wirkungsgrad des Katalysators beeinträchtigt ist, was der Fall ist, wenn die Temperaturdifferenz beim Einspritzen mit der zweiten Einspritzvorrichtung weiterhin zu gering ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Verfahren die folgende Phase: Wenn die Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Wert unterschreitet, wird gemeldet, dass der Katalysator ausgetauscht oder repariert werden muss, und wenn die Temperaturdifferenz den vorgegebenen Wert nicht unterschreitet, wird gemeldet, dass die erste Einspritzvorrichtung ausgetauscht oder repariert werden muss. Dadurch muss bei einem Werkstattbesuch nur die defekte Einheit ausgetauscht oder repariert werden, so dass Zeit und Kosten eingespart werden können.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens enthält die Phase zur Bestimmung der Temperaturdifferenz die folgende Phase: Messung der Temperatur vor dem Katalysator; Messung der Temperatur hinter dem Katalysator; und Berechnung der Temperaturdifferenz auf der Basis der gemessenen Temperaturen. Dadurch kann man die Temperaturdifferenz auf einfache Weise feststellen.
Gemäß einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform des Verfahrens besteht die zweite Einspritzvorrichtung aus einer im Motor angeordneten Motorzylindereinspritzvorrichtung, die dazu dient, den genannten Kraftstoff nach den normalen, zur Verbrennung in den Motorzylindern vorgesehenen Einspritzungen einzuspritzen. Da die Motorzylindereinspritzvorrichtung bei jeder Motorumdrehung kontrolliert wird, erhält man eine Rück-meldung bezüglich der Arbeit, die man an einer am Motor angeordneten Kurbelwelle im Vergleich zur eingespritzten Kraftstoffmenge erhält, so dass die Prüfung durchgeführt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass eine weitere Fehlerquelle vorliegt.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden durch Beispiele mit Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht, wobei sich gleiche Hinweisbezeichnungen in den verschiedenen Abbildungen durchgängig auf dieselben Teile beziehen.

ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs als Beispiel einer von einem Motor angetriebenen Einheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
ist eine schematische Darstellung einer Abgasreinigungsanlage gemäß einer nicht erfindungsgemäßen ersten Ausführungsform der Erfindung;
ist eine schematische Darstellung einer Abgasreinigungsanlage gemäß einer nicht erfindungsgemäßen zweiten Ausführungsform der Erfindung;
ist eine schematische Darstellung einer Abgasreinigungsanlage gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung;
ist ein Ablaufdiagramm, das ein Verfahren zur Prüfung von Abgasreinigungsanlagen gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
ist eine schematische Darstellung eines Computers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
In dieser Beschreibung bezieht sich der Begriff „Verbindung“ auf eine Kommunikationsverbindung, bei der es sich um eine physische Leitung, wie beispielsweise eine opto-elektronische Kommunikationsleitung, oder um eine nicht physische Leitung, wie beispielsweise um einen drahtlosen Anschluss in Form einer Funk- oder Mikrowellenverbindung, handeln kann.
Unter Kraftstoff wird in der Beschreibung ein beliebiger geeigneter Kraftstoff verstanden, der eine exotherme Reaktion, beispielsweise eine Oxidation, mittels eines Katalysators erzeugt, wobei der Kraftstoff ein beliebiges Medium auf Kohlenwasserstoffbasis sein kann, d. h. eine Substanz, die Kohlenstoff, Wasserstoff und/oder einen weiteren Stoff oder mehrere weitere Stoffe wie beispielsweise Sauerstoff und Stickstoff enthält. Beispiele für solche Kraftstoffe sind Dieselkraftstoff, Benzin, Ethanol, Erdgas und Biogas. Der Kraftstoff kann auch aus Wasserstoffgas bestehen.
Unter einem Katalysator wird in der Beschreibung ein Katalysator verstanden, der in der Lage ist, einen Kraftstoff exotherm zu oxidieren.
ist eine schematische Darstellung einer von einem Motor angetriebenen Einheit, die gemäß einer Ausführungsform ein von einem Verbrennungsmotor angetriebenes Fahrzeug ist, wie beispielsweise ein Kraftfahrzeug 100, das in gezeigt ist, oder ein Motorboot. Das Kraftfahrzeug ist gemäß einer Variante ein schweres Fahrzeug, wie beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Bus, es kann aber auch ein Personenkraftwagen sein. Die von einem Motor angetriebene Einheit ist gemäß einer anderen Ausführungsform eine von einem Verbrennungsmotor angetriebene Anlage, wie beispielsweise ein Kraftwerk. Das als Beispiel verwendete Fahrzeug 100 besteht aus einem Zugfahrzeug 110 und einem Anhänger 112.
, und sind schematische Darstellungen der Abgasreinigungsanlagen I, II und III gemäß einer nicht erfindungsgemäßen ersten, einer nicht erfindungsgemäßen zweiten und einer erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform der Erfindung. Die Abgasreinigungsanlagen I, II, III sind für einen Verbrennungsmotor 230 von beispielsweise Kraftfahrzeug 100 oder einer anderen von einem Motor angetriebenen Einheit bestimmt und enthalten eine Vorrichtung zu deren Prüfung gemäß einer nicht erfindungsgemäßen ersten, einer nicht erfindungsgemäßen zweiten und einer erfindungsgemäßen dritten Ausführungsform der Erfindung.
Die Abgasreinigungsanlagen I, II, III sind zur Nachbehandlung von Partikeln aus Abgasen vorgesehen, die bei der Verbrennung oder genauer gesagt durch unvollständige Verbrennung eines Kraftstoffs im Motor 230 entstehen, wenn die Nachbehandlung durch aktive Filterregenerierung erfolgt.
Der Motor ist ein Verbrennungsmotor 230, der gemäß einer Ausführungsform ein Motor mit Kompressionszündung, wie beispielsweise ein Dieselmotor, ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform ist der Motor ein Motor, bei dem die Zündung durch Erzeugung eines elektrischen Funkens erfolgt, wie beispielsweise ein Ottomotor. Der Motor kann folglich ein Benzinmotor sein, und gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Motor ein Ethanolmotor. Gemäß einer weiteren Variante ist der Motor ein so genannter Flexi-Fuel-Motor, der sowohl mit Ethanol als auch mit Benzin in der gewünschten Mischung betrieben werden kann. Der Motor ist gemäß einer Variante ein GDI-Motor (GDI = Gasoline Direct Injection = Benzindirekteinspritzung), d. h. ein Ottomotor, bei dem der Kraftstoff, normalerweise Benzin oder Ethanol, direkt in die Motorzylinder eingespritzt wird. Der Motor ist gemäß einer anderen Variante ein Gasmotor, wie beispielsweise ein Erdgasmotor oder ein Biogasmotor. Gemäß einer anderen Variante ist der Motor ein mit so genanntem FAME-Kraftstoff betriebener Motor. Bei FAME-Kraftstoff handelt es sich um Dieselkraftstoff, der aus veresterten Pflanzenölen hergestellt wird. Der Motor kann ein beliebiger Motor sein, bei dem magere Abgase bei der Verbrennung oder durch Zusatz von sauerstoffhaltigen Substanzen zu den Abgasen erzeugt werden, d. h. bei dem die Abgase Sauerstoff und oxidierbare Partikel, beispielsweise Rußpartikel, enthalten.
Zu der Abgasreinigungsanlage I gemäß gehört eine Abgasleitung 240, die dazu dient, Abgase vom Motor 230 abzuführen. Zu der Abgasreinigungsanlage gehört außerdem ein in der Abgasleitung 240 angeordneter Katalysator 250 und eine in der Abgasleitung 240 hinter dem Katalysator 250 angeordnete Filtervorrichtung 260.
Der Katalysator 250 ist gemäß einer Variante ein Kraftstoffoxidationskatalysator 250. Wenn der Kraftstoff Dieselkraftstoff gemäß einer Variante ist, ist der Katalysator 250 ein Dieseloxidationskatalysator (DOC = Diesel Oxidation Catalyst) 250.
Die Filtervorrichtung 260 ist eine beliebige Partikelfiltervorrichtung, die in den Abgasen enthaltene oxidierbare Partikel, wie beispielsweise Rußpartikel, filtern kann. Wenn der Kraftstoff Dieselkraftstoff ist, ist die Filtervorrichtung gemäß einer Variante ein Dieselpartikelfilter (DPF = Diesel Particulate Filter).
Zur Abgasreinigungsanlage I gehört auch eine erste Einspritzvorrichtung 270, die dazu dient, bei einem Regenerierungszyklus Kraftstoff in die Abgasleitung 240 vor dem Katalysator 250 einzuspritzen, um den Katalysator 250 durch die Abgase, die durch ihn strömen, aufzuwärmen. Zu der Abgasreinigungsanlage gehört auch eine zweite Einspritzvorrichtung 272a, die dazu dient, bei der Prüfung der Anlage einen Kraftstoff in die Abgasleitung 240 vor dem Katalysator 250 einzuspritzen. Zu der Anlage gehören außerdem die Ausrüstungen 221, 222, 223, 200 zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250.
Zu der Vorrichtung zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage gehören die erste Einspritzvorrichtung 270, die zweite Einspritzvorrichtung 272a sowie die genannten Ausrüstungen 221, 222, 223, 200 zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250.
Gemäß einer Ausführungsform der Vorrichtung gehören zu den genannten Ausrüstungen zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 ein erster Temperaturgeber 221, der dazu dient, die Temperatur des Abgasstroms vor dem Katalysator 250 zu messen, und ein zweiter Temperaturgeber 222, der dazu dient, die Temperatur der Abgasströmung hinter dem Katalysator 250 zu messen.
Zu den Ausrüstungen zur Bestimmung der Temperaturdifferenz gehört gemäß einer Variante als Alternative oder Ergänzung zu dem zweiten Temperaturgeber 222 ein dritter Temperaturgeber 223, der dazu dient, die Temperatur in der Abgasströmung hinter der Filtervorrichtung 260 zu messen, so dass der dritte Temperaturgeber 223 folglich auch dazu dient, die Temperatur in der Abgasströmung hinter dem Katalysator 250 zu messen.
Zu den Ausrüstungen zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 gehört auch das Berechnungsorgan 200, das dazu dient, die Differenz zwischen der Temperatur, die vom zweiten Temperaturgeber 222 und/oder vom dritten Temperaturgeber 223 gemessen wurde, und der Temperatur, die vom ersten Temperaturgeber 221 gemessen wurde, zu berechnen.
Um die Prüfung gemäß der vorliegenden Erfindung durchführen zu können, ist die genannte Temperaturdifferenz erforderlich. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz ist der zweite Temperaturgeber 222 oder der dritte Temperaturgeber 223 zur Messung der Temperatur hinter dem Katalysator erforderlich. Darüber hinaus ist eine Ausrüstung zur Messung der Temperatur vor dem Katalysator erforderlich. Zu der Ausrüstung zur Messung der Temperatur vor dem Katalysator 250 gehört der erste Temperaturgeber 221. Gemäß einer alternativen Variante gehört zu der Ausrüstung zur Messung der Temperatur vor dem Katalysator 250 ein vierter Temperaturgeber (nicht abgebildet), der in der Nähe des Motors 230 angeordnet ist. Gemäß einer weiteren alternativen Variante gehört zu der Ausrüstung zur Messung der Temperatur vor dem Katalysator 250 ein Motormodell zur Modellierung der Temperatur.
Indem ergänzend zu der ersten Einspritzvorrichtung 270, die vor dem Katalysator 250 angeordnet ist, eine zweite Einspritzvorrichtung 272a vor dem Katalysator 250 angeordnet wird, kann durch eine Prüfung festgestellt werden, inwieweit der Katalysator 250 oder die erste Einspritzvorrichtung 270 nicht zufriedenstellend funktioniert, wenn die Temperaturdifferenz einen bestimmten Wert unterschreitet.
Die erste Einspritzvorrichtung 270 ist eine externe Einspritzvorrichtung 270. Gemäß einer Variante ist die erste Einspritzvorrichtung 270 über die Leitung 281 mit dem Kraftstofftank 280 des Fahrzeugs verbunden, wobei der Kraftstofftank 280 die Quelle für den Kraftstoff ist, der mittels der ersten Einspritzvorrichtung 270 eingespritzt wird. Als Alternative hierzu kann die erste Einspritzvorrichtung 270 mit einer separaten Kraftstoffquelle zum Einspritzen mittels der ersten Einspritzvorrichtung 270 verbunden sein, wobei ein beliebiger Kraftstoff, der eine exotherme Reaktion über den zweiten Katalysator 250 erzeugt, verwendet werden kann. Der Kraftstoff kann von der gleichen Art wie der Kraftstoff im Kraftstofftank 280 des Fahrzeugs oder von einer anderen Art als der Kraftstoff im Kraftstofftank 280 des Fahrzeugs sein. Außerdem ist der Motor 230 über eine Leitung 283 mit dem Kraftstofftank 280 des Fahrzeugs verbunden, um Kraftstoff zum Betrieb des Motors bereitzustellen.
Die erste Einspritzvorrichtung 270 ist über eine Verbindung 202 an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die zweite Einspritzvorrichtung 272a ist über eine Verbindung 204a an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, bei einer Prüfung die erste Einspritzvorrichtung 270 so zu steuern, dass Kraftstoff in der Menge bereitgestellt wird, die erforderlich ist, um die gewünschte Abgastemperaturerhöhung im Katalysator 250 zu erzielen, wobei die Steuerung auf der Größe des Katalysators und der Abgasströmung in den Katalysator und/oder aus dem Katalysator basiert.
Die zweite Einspritzvorrichtung 272a gehört bei dieser Ausführungsform zur normalen Kraftstoffeinspritzanlage des Motors und besteht aus internen Kraftstoffeinspritzern, die in den Zylindern des Motors angeordnet sind und zur Direkteinspritzung von Kraftstoff für den normalen Betrieb des Motors dienen. Am besten geeignet ist eine Motorkraftstoffeinspritzanlage in Common-Rail-Ausführung, bei der die Einspritzung unabhängig von anderen Motorparametern gesteuert werden kann.
Der erste Temperaturgeber 221 ist über eine Verbindung 205 an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, über Verbindung 205 ein Signal vom ersten Temperaturgeber 221 zu empfangen, das erste Temperaturdaten liefert.
Der zweite Temperaturgeber 222 ist über eine Verbindung 206 an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, über Verbindung 206 ein Signal vom zweiten Temperaturgeber 222 zu empfangen, das zweite Temperaturdaten liefert.
Der dritte Temperaturgeber 223 ist über eine Verbindung 207 an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, über Verbindung 207 ein Signal vom dritten Temperaturgeber 223 zu empfangen, das dritte Temperaturdaten liefert. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, die genannten ersten Temperaturdaten, die genannten zweiten Temperaturdaten und/oder die genannten dritten Temperaturdaten zu verwerten, um die Differenz zwischen der Temperatur in der Abgasströmung vor und der Temperatur in der Abgasströmung hinter dem Katalysator 250 zu bestimmen, so dass Temperaturdifferenzdaten gewonnen werden.
Die elektronische Steuereinheit 200 dient bei der Prüfung von Abgasreinigungsanlage I dazu, die genannten Temperaturdifferenzdaten zu verwerten, so dass, wenn die Temperaturdifferenz einen gewünschten Wert unterschreitet, die zweite Einspritzvorrichtung 272a aktiviert wird, so dass die Kraftstoffmenge bereitgestellt wird, die erforderlich ist, um die gewünschte Erwärmung des Katalysators 250 zu erzielen, wobei die Menge der Menge entsprechen soll, die von der ersten Einspritzvorrichtung 270 zurückgewiesen wurde. Vorzugsweise ist die erste Einspritzvorrichtung 270 bei der Prüfung mit der zweiten Einspritzvorrichtung 272a abgeschaltet, d. h. sie spritzt keinen Kraftstoff ein.
Der Katalysator 250 hat die Aufgabe, die Abgase in der Abgasströmung durch exotherme katalytische Oxidation zu erwärmen, so dass erwärmte Abgase in der Abgasströmung erzielt werden.
Gemäß der oben beschriebenen Variante gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperaturdifferenz die elektronische Steuereinheit 200, wobei die elektronische Steuereinheit 200 dazu dient, die ersten Temperaturdaten vom ersten Temperaturgeber 221 und die zweiten Temperaturdaten vom zweiten Temperaturgeber 222 und/oder die dritten Temperaturdaten vom dritten Temperaturgeber 223 zu verwerten, um die Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 zu ermitteln, so dass Temperaturdifferenzdaten gewonnen werden.
Die genannte Temperaturdifferenz wird mit dem gewünschten Temperaturdifferenzwert verglichen. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, die genannten Temperaturdifferenzdaten so zu behandeln, dass die genannten Temperaturdifferenzdaten mit einem Temperaturdifferenzwert verglichen werden.
Wenn bei der Prüfung die genannte Temperaturdifferenz bei der Einspritzung von Kraftstoff mittels der ersten Einspritzvorrichtung 270 den vorgegebenen Wert nicht unterschreitet, so bedeutet dies, dass der Katalysator 250 und die Einspritzvorrichtung 270 intakt sind und folglich keine weitere Prüfung erforderlich ist.
Wenn dagegen die genannte Temperaturdifferenz den vorgegebenen Wert unterschreitet, wird die Prüfung fortgesetzt, indem Kraftstoff von der zweiten Einspritzvorrichtung 272a vor dem Katalysator 250 eingespritzt wird. Die elektronische Steuereinheit 200 dient dazu, die genannten Temperaturdifferenzdaten so zu verwerten, dass, wenn die Temperaturdifferenz einen gewünschten Wert unterschreitet, die zweite Einspritzvorrichtung 272a aktiviert wird, so dass die Kraftstoffmenge bereitgestellt wird, die erforderlich ist, um die gewünschte Erwärmung des Katalysators 250 zu erzielen, wobei die Menge der Menge entsprechen soll, die von der ersten Einspritzvorrichtung 270 zurückgewiesen wurde. Die erste Einspritzvorrichtung 270 ist bei der Prüfung mittels der zweiten Einspritzvorrichtung 272a, 272b vorzugsweise abgeschaltet.
Der Katalysator 250 hat die Aufgabe, die Abgase in der Abgasströmung durch exotherme katalytische Oxidation zu erwärmen, so dass erwärmte Abgase in der Abgasströmung erzielt werden.
Die Ausrüstung zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 wird dann eingesetzt, um die genannte Temperaturdifferenz wie oben beschrieben zu ermitteln.
Wenn die genannte Temperaturdifferenz nun den vorgegebenen Wert unterschreitet, ist der Wirkungsgrad des Katalysators 250 nicht zufriedenstellend, so dass der Katalysator 250 ausgetauscht/repariert werden sollte.
Wenn die genannte Temperaturdifferenz nun den vorgegebenen Wert nicht unterschreitet, funktioniert die erste Einspritzvorrichtung 270 insofern nicht zufriedenstellend, als die bereitgestellte Kraftstoffmenge geringer ist als die vorgesehene Menge, so dass die erste Einspritzvorrichtung 270 ausgetauscht/repariert werden sollte.
Die erste Ausführungsform gemäß und die zweite Ausführungsform gemäß unterscheiden sich in der Platzierung der zweiten Einspritzvorrichtung 272a, 272b.
Gemäß der ersten Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung von Abgasreinigungsanlage I, die in dargestellt ist, gehören zu der zweiten Einspritzvorrichtung 272a, die hier mit Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a benannt ist, an den Zylindern in Motor 230 angeordnete Einspritzer. Dabei erfolgt die Einspritzung bei der aktiven Regenerierung später als die normale Kraftstoffeinspritzung und nach Durchlaufen der Position, die normalerweise als oberer Totpunkt (TDC = top dead centre) bezeichnet wird. Der obere Totpunkt ist der obere Umkehrpunkt eines im Zylinder angeordneten Kolbens. Vorzugsweise erfolgt die Einspritzung, bevor die Abgasventile sich öffnen, so dass der Kraftstoff, der bei dieser so genannten späten Nacheinspritzung in den Motor 230 eingespritzt wird, nicht verbrennt, sondern zum Einspritzen in die Abgase in der Abgasleitung 240 vor dem Katalysator 250 verwendet wird. Durch Verwendung der Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a mit später Nacheinspritzung kann diese Einspritzvorrichtung bei jeder Motorumdrehung kontrolliert werden, so dass es durch Rückmeldung möglich ist zu kontrollieren, wie viel Arbeit an einer am Motor angeordneten Kurbelwelle im Vergleich zur eingespritzten Kraftstoffmenge bereitgestellt wird. Dadurch kann man mit großer Sicherheit davon ausgehen, dass die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a korrekt funktioniert, so dass die Prüfung durchgeführt werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass eine weitere Fehlerquelle vorliegt.
Die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a ist über eine Verbindung 202a an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 200 steuert die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a so, dass die Kraftstoffmenge bereitgestellt wird, die erforderlich ist, um die gewünschte Erwärmung des Katalysators 250 zu erzielen, wobei die Steuerung auf der Dimensionierung des Katalysators 250 und auf der Abgasströmung basiert und die elektronische Steuereinheit die Menge bereitstellt, die von der ersten Einspritzvorrichtung zurückgewiesen wurde. Alternativ dazu ist die Steuereinheit 200 mit dem normalen Steuersystem des Motors für die Kraftstoffeinspritzung (nicht abgebildet) verbunden und steuert damit die Einspritzung von Kraftstoff über die zweite Einspritzvorrichtung.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Abgasreinigungsanlage II, die in dargestellt ist, besteht die zweite Einspritzvorrichtung 272b aus einer externen zweiten Einspritzvorrichtung 272b, die vor dem Katalysator 250 angeordnet ist. Ein Vorteil der Verwendung einer externen Einspritzvorrichtung 272b auch als zweite Einspritzvorrichtung 272b ist, dass Probleme mit Ölverdünnung und Zylinderpolierung dadurch gänzlich vermieden werden. Eine externe Einspritzvorrichtung kann auch vorteilhaft für Fahrzeuge verwendet werden, bei denen eine Einspritzung mit später Nacheinspritzung mittels einer Motorzylindereinspritzvorrichtung nicht möglich ist, um die Prüfung gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Die externe zweite Einspritzvorrichtung 272b ist über eine Verbindung 204b an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen und über eine Leitung 284 mit dem Kraftstofftank 280 verbunden. Die elektronische Steuereinheit 200 steuert die externe zweite Einspritzvorrichtung 272b so, dass die Kraftstoffmenge bereitgestellt wird, die erforderlich ist, um die gewünschte Erwärmung des Katalysators 250 analog zur obigen Beschreibung zu erzielen.
Im Übrigen stimmt die in dargestellte Abgasreinigungsanlage II mit der in dargestellten Abgasreinigungsanlage I überein und ihre Funktionsweise ist analog zu der beschriebenen Funktionsweise von Abgasreinigungsanlage I.
Zu Abgasreinigungsanlage III gemäß gehören die meisten Komponenten, die schon unter Verweis auf und beschrieben wurden. Darüber hinaus enthält diese Anlage einen zweiten Katalysator 252, der in der Abgasleitung 240 vor dem ersten Katalysator 250 angeordnet ist.
Zur Abgasreinigungsanlage III gehört eine erste Einspritzvorrichtung 270, die dazu dient, bei einen Regenerierungszyklus Kraftstoff in die Abgasleitung vor dem ersten Katalysator 250 aber hinter dem zweiten Katalysator 252 einzuspritzen, um den ersten Katalysator 250 zu erwärmen, und eine zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c, die dazu dient, Kraftstoff in die Abgasleitung 240 einzuspritzen.
Gemäß einer alternativen Variante gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperatur vor dem ersten Katalysator 250 ein vierter Temperaturgeber 224, der in gestrichelt dargestellt ist und in der Nähe des Motors 230 vor dem zweiten Katalysator 252 angeordnet ist. Gemäß einer weiteren alternativen Variante gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperatur vor dem ersten Katalysator 250 ein fünfter Temperaturgeber 225, der in gestrichelt dargestellt ist und hinter dem zweiten Katalysator 252, aber vor der ersten Einspritzvorrichtung 270 angeordnet ist. Gemäß einer weiteren alternativen Variante gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperatur vor dem Katalysator 250 ein Motormodell und ein Katalysatormodell zur Modellierung der Temperatur.
Indem ergänzend zur ersten Einspritzvorrichtung 270, die vor dem Katalysator 250 angeordnet ist, eine zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c vor dem Katalysator 250 angeordnet wird, kann durch Prüfung untersucht werden, inwieweit der Katalysator 250 oder die erste Einspritzvorrichtung 270 nicht zufriedenstellend funktioniert, wenn die Temperaturdifferenz einen bestimmten Wert unterschreitet. Die Prüfung kann nur zufriedenstellend durchgeführt werden, wenn ein Temperaturgeber vor und hinter jedem Katalysator vorhanden ist und die Bemessung des ersten Katalysators das Hindurchströmen eines gewissen Teils des Kraftstoffs zumindest in bestimmten Betriebsfällen gestattet.
Der zweite Katalysator 252 ist gemäß einer Variante ein motornaher Katalysator 252, ein so genannter Close Coupled Catalyst CCC, zur Oxidierung von Kraftstoff.
Der motornahe Katalysator 252 ist gemäß einer Variante kleiner bemessen als der in einem gewissen Abstand hinter dem motornahen Katalysator 252 angeordnete erste Katalysator 250, weil dies in geringerer thermischer Trägheit und folglich in einer schnellen Erwärmung des motornahen Katalysators 252 resultiert und der motornahe Katalysator 252 dadurch mit einer geringeren Kraftstoffmenge belastet wird.
Gemäß der dritten Ausführungsform der Vorrichtung zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage III, die in dargestellt ist, gehört zur zweiten Einspritzvorrichtung eine Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a gemäß der Beschreibung unter Verweis auf . Indem man eine Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a verwendet, kann man, wie oben unter Verweis auf erläutert wurde, mit großer Sicherheit feststellen, ob die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a korrekt funktioniert.
Gemäß einer Variante der dritten Ausführungsform der Abgasreinigungsanlage III, die in dargestellt ist, ist die zweite Einspritzvorrichtung 272b eine externe zweite Einspritzvorrichtung 272b, die in gestrichelt dargestellt und vor dem ersten Katalysator 250 angeordnet ist. Ein Vorteil der Verwendung einer externen Einspritzvorrichtung als zweite Einspritzvorrichtung 272b besteht darin, dass die externe Einspritzvorrichtung hinter dem motornahen Katalysator 252 angeordnet werden kann, wobei die Einspritzung mittels der ersten Einspritzvorrichtung 270 und der zweiten Einspritzvorrichtung 272b an im Wesentlichen derselben Stelle in der Abgasströmung erfolgt, so dass ein einfacherer Vergleich der Temperaturdifferenz möglich ist. Eine externe Einspritzvorrichtung kann auch vorteilhaft bei Fahrzeugen eingesetzt werden, bei denen eine Einspritzung mit später Nacheinspritzung mittels einer Motorzylindereinspritzvorrichtung nicht möglich ist, um die Prüfung gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Gemäß einer Variante der dritten Ausführungsform der Abgasreinigungsanlage III, die in dargestellt ist, ist die zweite Einspritzvorrichtung 272c eine externe zweite Einspritzvorrichtung 272c, die in gestrichelt dargestellt und vor dem zweiten Katalysator 252 angeordnet ist. Eine externe Einspritzvorrichtung kann vorteilhaft bei Fahrzeugen eingesetzt werden, bei denen eine Einspritzung mit später Nacheinspritzung mittels einer Motorzylindereinspritzvorrichtung nicht möglich ist, um die Prüfung gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.
Gemäß einer weiteren Variante gehört zu der Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage III die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a und/oder die externe zweite Einspritzvorrichtung 272b und/oder die externe zweite Einspritzvorrichtung 272c.
Die Vorrichtung zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage III, die in dargestellt ist, entspricht weitgehend der obigen Beschreibung mit Verweis auf und .
Die zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c ist über eine Verbindung 204a, 204b, 204c an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen.
Die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a ist über eine Verbindung 204a an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die externe zweite Einspritzvorrichtung 272b ist, falls sie verwendet wird, über eine Verbindung 204b an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die externe zweite Einspritzvorrichtung 272c ist, falls sie verwendet wird, über eine Verbindung 204c an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen. Die elektronische Steuereinheit 200 steuert die externen zweiten Einspritzvorrichtungen 272a, 272b, 272c so, dass die Kraftstoffmenge bereitgestellt wird, die erforderlich ist, um die gewünschte Erwärmung des Katalysators 250 zu erzielen, wobei die Steuerung auf der Bemessung des motornahen Katalysators 250 und auf der Abgasströmung basiert und die elektronische Steuereinheit 200 die Menge bereitstellt, deren Bereitstellung durch die erste Einspritzvorrichtung 270 zurückgewiesen wurde.
Der erste Temperaturgeber 221 ist über eine Verbindung 205 an die elektronische Steuereinheit angeschlossen. Der zweite Temperaturgeber 222 ist über eine Verbindung 206 an die elektronische Steuereinheit angeschlossen. Der dritte Temperaturgeber 223 ist über eine Verbindung 207 an die elektronische Steuereinheit angeschlossen. Der vierte Temperaturgeber 224 ist, falls er verwendet wird, über eine Verbindung 208 an die elektronische Steuereinheit angeschlossen. Der fünfte Temperaturgeber 225 ist, falls er verwendet wird, über eine Verbindung 209 an die elektronische Steuereinheit angeschlossen.
Gemäß einer Variante, die oben beschrieben und in einer Ausführungsform in dargestellt ist, gehört zu der Ausrüstung zur Bestimmung der Temperaturdifferenz die elektronische Steuereinheit 200. Die elektronische Steuereinheit 200 verwertet die ersten Temperaturdaten, die als Signal über die Verbindung 205 vom ersten Temperaturgeber 221 kommend bei ihr einlaufen, und die zweiten Temperaturdaten, die als Signal über die Verbindung 206 vom zweiten Temperaturgeber 222 kommend bei ihr einlaufen und/oder die dritten Temperaturdaten, die als Signal über die Verbindung 207 vom dritten Temperaturgeber 223 kommend bei ihr einlaufen, um die Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 zu bestimmen, so dass Temperaturdifferenzdaten gewonnen werden. Gleiches gilt analog für den vierten und den fünften Temperaturgeber, falls diese Temperaturgeber verwendet werden.
Die genannte Temperaturdifferenz wird mit einem Sollwert für die Temperaturdifferenz verglichen. Gemäß einer Variante behandelt die elektronische Steuereinheit 200 die genannten Temperaturdifferenzdaten so, dass die genannten Temperaturdifferenzdaten mit einem Sollwert für die Temperaturdifferenz verglichen werden.
Die Prüfung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nur durchführbar, wenn außer der genannten Temperaturdifferenz der Wirkungsgrad als Funktion der Abgasströmung sowie als Funktion der Temperatur und der Kraftstoffmenge des zweiten Katalysators 252 bekannt ist und/oder zwei Temperatursignale von Geber 224 und 225 vorliegen, da die Kraftstoffmenge, die vor dem zweiten Katalysator 252 eingespritzt wird, ganz oder teilweise durch exotherme katalytische Oxidation im zweiten Katalysator 252 oxidiert wird. Die elektronische Steuereinheit 200 nimmt auf der Basis von Daten bezüglich Strömung, Temperatur und Kraftstoffmenge der Abgase vor dem zweiten Katalysator eine Kompensation für nicht unzerstörten Kraftstoff vor, der den zweiten Katalysator 252 durchströmt hat und im ersten Katalysator verbrannt wird.
Für die Vorrichtung I, II, III gemäß der ersten, zweiten und dritten Ausführungsform ist eine zweite Steuereinheit 210 zur Kommunikation mit der Steuereinheit 200 über eine Verbindung 215 vorhanden. Die zweite Steuereinheit 210 kann lösbar an die Steuereinheit 200 angeschlossen sein. Die zweite Steuereinheit 210 kann eine externe Steuereinheit von Fahrzeug 100 sein. Die zweite Steuereinheit 210 kann benutzt werden, um die innovativen Verfahrensschritte gemäß der Erfindung durchzuführen, beispielsweise den Verfahrensschritt gemäß , der im Folgenden näher beschrieben wird. Die zweite Steuereinheit 210 kann verwendet werden, um Software in die Steuereinheit 200 zu übertragen, insbesondere Software zur Steuerung der ersten Einspritzvorrichtung 270 und der zweiten Einspritzvorrichtung 272a, 272b zur Nachbehandlung von Partikeln aus den Abgasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor 230 durch aktive Regenerierung entstehen. Die zweite Steuereinheit 210 kann auch über ein internes Netzwerk in der von einem Motor angetriebenen Einheit, beispielsweise in einem Fahrzeug, mit der Steuereinheit 200 kommunizieren. Die zweite Steuereinheit 210 ist gemäß einer Variante ein Computer 210.
Gemäß diesen Ausführungen steuert die Steuereinheit 200 den Motor 230 über eine Verbindung 233. Zu diesem Zweck ist die Steuereinheit 200 signalmäßig an Stellglieder angeschlossen, wie beispielsweise Einspritzventile der zweiten Einspritzvorrichtung 272a zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder des Motors 230 oder ein Abgasströmungsregler. Natürlich können separate Steuereinheiten für den Motor 230 bzw. die erste Einspritzvorrichtung 270 und die zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b verwendet werden. Jedoch müssen diese separaten Steuereinheiten miteinander verbunden sein, um relevante Informationen zwischen ihnen übermitteln zu können.
Für die Vorrichtung gemäß der ersten und dritten Ausführungsform zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage I, III ist der Kraftstoff, der mittels der Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a eingespritzt wird, gemäß einer Variante von derselben Art wie der Kraftstoff, der mittels der externen ersten Einspritzvorrichtung 270 eingespritzt wird. Gemäß einer anderen Variante unterscheidet sich der Kraftstoff, der mittels der Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a eingespritzt wird, von dem Kraftstoff, der mittels der externen ersten Einspritzvorrichtung 270 eingespritzt wird. Gemäß einer Variante ist dieser Kraftstoff Dieselkraftstoff.
Für die Vorrichtung gemäß der zweiten und dritten Ausführungsform zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage II, III ist der Kraftstoff, der mittels der externen zweiten Einspritzvorrichtung 272b eingespritzt wird, gemäß einer Variante von derselben Art wie der Kraftstoff, der mittels der externen ersten Einspritzvorrichtung 270 eingespritzt wird. Gemäß einer anderen Variante unterscheidet sich der Kraftstoff, der mittels der externen zweiten Einspritzvorrichtung 272b eingespritzt wird, von dem Kraftstoff, der mittels der externen ersten Einspritzvorrichtung 270 eingespritzt wird. Der Kraftstoff, der zum Antrieb der von einem Motor angetriebenen Einheit, beispielsweise Kraftfahrzeug 100, verwendet wird, ist gemäß einer Variante der gleiche Kraftstoff wie der, der mittels der externen ersten und/oder der zweiten Einspritzvorrichtung eingespritzt wird. Gemäß einer anderen Variante unterscheidet sich der Kraftstoff, der zum Antrieb der von einem Motor angetriebenen Einheit, beispielsweise Kraftfahrzeug 100, verwendet wird, von dem Kraftstoff, der mittels der externen ersten und/oder der zweiten Einspritzvorrichtung eingespritzt wird. Gemäß einer Variante ist dieser Kraftstoff Dieselkraftstoff.
Oben wurden mit Verweis auf , und Ausführungsformen beschrieben, bei denen die zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c verwendet wird, um Prüfungen durchzuführen, wenn die Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 einen bestimmten Sollwert unterschreitet, wobei die erste Einspritzvorrichtung 270 bei der Prüfung abgeschaltet ist, während bei der aktiven Regenerierung die erste Einspritzvorrichtung 270 zum Einspritzen verwendet wird und die zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c abgeschaltet ist. Die Einspritzvorrichtung, mit der die Prüfung durchgeführt wird, ist vorzugsweise von einer solchen Art, dass sie mit großer Wahrscheinlichkeit funktioniert, wie beispielsweise die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a.
Alternativ dazu sollen die erste Einspritzvorrichtung 270 und die zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c bei der aktiven Regenerierung gleichzeitig verwendet werden können, wobei die erste Einspritzvorrichtung eine Teilmenge der Menge einspritzt, die erforderlich ist, um eine Erwärmung des Katalysators zu erzielen, und die zweite Einspritzvorrichtung 272a, 272b, 272c die restliche Menge zur Erzielung der Erwärmung des Katalysators 250 einspritzt. Gemäß einer Variante spritzt die zweite Einspritzvorrichtung, d. h. die Motorzylindereinspritzvorrichtung 272a, den Kraftstoff durch späte Nacheinspritzung ein, wobei die auf diese Weise eingespritzte Teilmenge gemäß einer Variante geringer ist als die Teilmenge, die mittels der ersten Einspritzvorrichtung 270 eingespritzt wird.
Falls die Temperaturdifferenz unter dem Sollwert liegt, wird eine der Einspritzvorrichtungen abgeschaltet, beispielsweise die erste Einspritzvorrichtung 270, und die Menge, die mit der anderen Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, erhöht. Wenn kein Unterschied festgestellt wird, kann davon ausgegangen werden, dass der Katalysator defekt ist. Andernfalls muss die inaktive Einspritzvorrichtung aktiviert werden, bevor diese Schlussfolgerung gezogen werden kann.
zeigt schematisch in Form eines Ablaufdiagramms ein Verfahren zur Prüfung der Funktion von Abgasreinigungsanlagen zur Nachbehandlung von Partikeln aus den Abgasen eines Verbrennungsmotors, beispielsweise der Funktion einer Abgasreinigungsanlage, wie sie oben beschrieben ist.
Zu dem Verfahren gehört eine erste Phase S310. In dieser Phase wird ein Medium auf Kohlenwasserstoffbasis (Kraftstoff) mittels einer ersten Einspritzvorrichtung in die Abgase vor einem Katalysator eingespritzt, so dass die Abgase in der Abgasströmung mit Kraftstoff angereichert werden.
Zu dem Verfahren gehört eine zweite Phase S315, die nach der ersten Phase durchgeführt wird. In dieser Phase werden die Abgase in der Abgasströmung im Katalysator durch exotherme katalytische Verbrennung (Oxidation) erwärmt.
Zu dem Verfahren gehört eine dritte Phase S320, die nach der zweiten Phase durchgeführt wird. In dieser Phase wird die Differenz zwischen der Temperatur vor dem Katalysator und der Temperatur hinter dem Katalysator bestimmt. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz wird gemäß einer Ausführungsform die Temperatur vor dem Katalysator und die Temperatur hinter dem Katalysator gemessen und dann der Unterschied berechnet. Die Temperatur vor dem Katalysator wird gemäß einer Ausführungsform mittels eines ersten Temperaturgebers gemessen, der vor dem Katalysator angeordnet ist, und die Temperatur hinter dem Katalysator wird gemäß einer Ausführungsform mittels eines zweiten Temperaturgebers gemessen, der hinter dem Katalysator angeordnet ist.
Zu dem Verfahren gehört eine vierte Phase S325, die nach der dritten Phase durchgeführt wird. In dieser Phase wird untersucht, ob die Temperaturdifferenz geringer ist als ein Sollwert oder nicht.
Wenn die genannte Temperaturdifferenz geringer ist als ein vorgegebener Wert, sind der Katalysator und die Einspritzvorrichtung intakt und folglich ist keine weitere Prüfung erforderlich, so dass das Verfahren abgeschlossen werden kann.
Wenn die genannte Temperaturdifferenz geringer ist als der vorgegebene Wert, wird in einer fünften Phase S330 ein Medium auf Kohlenwasserstoffbasis (Kraftstoff) mittels einer zweiten Einspritzvorrichtung vor dem Katalysator eingespritzt.
Zu dem Verfahren gehört eine sechste Phase S335, die nach der fünften Phase durchgeführt wird. In dieser Phase werden die Abgase in der Abgasströmung im Katalysator durch exotherme katalytische Verbrennung (Oxidation) erwärmt.
Zu dem Verfahren gehört eine siebte Phase S340, die nach der sechsten Phase durchgeführt wird. In dieser Phase wird die Differenz zwischen der Temperatur vor dem Katalysator und der Temperatur hinter dem Katalysator bestimmt. Zur Bestimmung der Temperaturdifferenz wird gemäß einer Ausführungsform die Temperatur vor dem Katalysator und die Temperatur hinter dem Katalysator gemessen und dann der Unterschied berechnet. Die Temperatur vor dem Katalysator wird gemäß einer Ausführungsform mittels eines ersten Temperaturgebers gemessen, der vor dem Katalysator angeordnet ist, und die Temperatur hinter dem Katalysator wird gemäß einer Ausführungsform mittels eines zweiten Temperaturgebers gemessen, der hinter dem Katalysator angeordnet ist.
Zu dem Verfahren gehört eine achte Phase S345, die nach der siebten Phase durchgeführt wird. In dieser Phase wird untersucht, ob die Temperaturdifferenz geringer ist als ein Sollwert oder nicht.
Wenn die genannte Temperaturdifferenz geringer ist als der vorgegebene Wert, wird in einer neunten Phase S350 gemeldet, dass der Katalysator ausgetauscht oder repariert werden muss.
Wenn die genannte Temperaturdifferenz nicht geringer ist als der vorgegebene Wert, wird in einer zehnten Phase S355 gemeldet, dass die erste Einspritzvorrichtung ausgetauscht oder repariert werden muss.
In einer in nicht gezeigten Weise wird gemäß einer Ausführungsform in einer Verfahrensphase, in der keine Regenerierung erfolgt, d. h. wenn keine Einspritzung von Kraftstoff in die Abgase stattfindet, die Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem Katalysator 250 bestimmt. Dies geschieht gemäß einer Variante durch Messung der Temperatur der Abgase vor dem Katalysator mittels des ersten Temperaturgebers 221 und durch Messung der Temperatur der Abgase hinter dem Katalysator mittels des zweiten Temperaturgebers 222 und/oder mittels des dritten Temperaturgebers 223, wobei ein Berechnungsorgan, wie beispielsweise die elektronische Steuereinheit 200, die Temperaturdifferenz zwischen dem zweiten Temperaturgeber und dem ersten Temperaturgeber und/oder zwischen dem dritten Temperaturgeber 223 und dem ersten Temperaturgeber 221 bestimmt. Wenn kein Kraftstoff eingespritzt wird, muss die Temperaturdifferenz im Wesentlichen gleich null sein, wobei möglicherweise ein gewisser Unterschied aufgrund von thermischen Massen zwischen dem Bereich vor und dem Bereich hinter dem Katalysator besteht, aber dieser Unterschied ist im Laufe der Zeit vernachlässigbar. Dadurch kann festgestellt werden, ob die Bestimmung der Temperaturdifferenz korrekt ist, d. h. ob die Temperaturgeber die korrekte Temperatur anzeigen. Bezüglich der Prüfung sowie der Prüfvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird deshalb angenommen, dass die mit Ausrüstungen wie den Temperaturgebern 221, 222, 223 und der elektronischen Steuereinheit 200 bestimmte Temperaturdifferenz korrekt ist.
zeigt schematisch einen Computer gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In ist eine Ausführung einer Steuereinheit 200 gezeigt. Zu den Steuereinheiten, die oben unter Verweis auf , und beschrieben sind, kann in einer Ausführung die Steuereinheit 200 gehören. Die Steuereinheit 200 enthält einen nicht flüchtigen Speicher 420, eine Datenverarbeitungseinheit 410 und einen Lese-/Schreibspeicher 450. Der nicht flüchtige Speicher 420 besitzt einen ersten Speicherteil 430, in dem ein Computerprogramm, wie beispielsweise ein Betriebssystem, gespeichert ist, um die Funktion der Steuereinheit 200 zu steuern. Außerdem gehören zu Steuereinheit 200 eine Bussteuerung, eine serielle Kommunikationsschnittstelle, I/O-Organe, ein A/D-Wandler, eine Zeit- und Datum-Eingabe- und -Übermittlungseinheit, ein Ereigniszähler und eine Abbruchsteuerung (nicht abgebildet). Der nicht flüchtige Speicher 420 besitzt auch einen zweiten Speicherteil 440.
Ein Computerprogramm P mit Routinen zur Steuerung einer Vorrichtung zur Nachbehandlung von Partikeln aus Abgasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor entstehen, durch aktive Regenerierung wird bereitgestellt. Das Programm P kann in ausführbarer Form oder in komprimierter Form in einem Speicher 460 und/oder im Lese-/Schreibspeicher 450 gespeichert werden.
Wenn die Datenverarbeitungseinheit 410 laut Beschreibung eine bestimmte Funktion durchführt, so ist dies so zu verstehen, dass die Datenverarbeitungseinheit 410 einen bestimmten Teil des Programms P ausführt, das in Speicher 460 gespeichert ist, oder einen bestimmten Teil des Programms P ausführt, das im Lese-/Schreibspeicher 450 gespeichert ist.
Die Datenverarbeitungseinheit 410 kann über einen Datenbus 415 mit einem Datenport 499 kommunizieren. Der nicht flüchtige Speicher 420 dient zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 410 über einen Datenbus 412. Der separate Speicher 460 dient zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 410 über einen Datenbus 411. Der Lese-/Schreibspeicher 450 dient zur Kommunikation mit der Datenverarbeitungseinheit 410 über einen Datenbus 414.
Wenn Daten am Datenport 499 einlaufen, werden sie temporär im zweiten Speicherteil 440 gespeichert. Nachdem die empfangenen Eingangsdaten temporär gespeichert wurden, ist die Datenverarbeitungseinheit 410 in der Lage, Code in der oben beschriebenen Weise auszuführen. Gemäß einer Ausführung enthalten die Informationssignale, die am Datenport 490 einlaufen, Informationen, die beispielsweise vom ersten Temperaturgeber 221, vom zweiten Temperaturgeber 222 und/oder vom dritten Temperaturgeber 223 generiert wurden. Die Informationen beziehen sich auf die Temperatur vor oder hinter dem Katalysator 250. Diese Informationen können von der Steuereinheit 200 bei der Prüfung der Abgasreinigungsanlage zur Nachbehandlung von Partikeln aus den Abgasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor durch aktive Regenerierung erzeugt wurden, verwendet werden.
Teile der hier beschriebenen Methoden können von der Steuereinheit 200 mithilfe der Datenverarbeitungseinheit 410 durchgeführt werden, die das im Speicher 460 oder im Lese-/Schreibspeicher 450 gespeicherte Programm P ausführt. Wenn die Steuereinheit 200 das Programm ausführt, werden die hier beschriebenen Methoden angewendet.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß einer Ausführungsform ein Computerprogramm P zur Prüfung der Funktion von Abgasreinigungsanlagen (I, II, III) zwecks Nachbehandlung durch aktive Regenerierung von Partikeln aus Abgasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor entstehen, wobei das genannte Computerprogramm Programmcode enthält, der auf einem Datenträger gespeichert ist, welcher von einem Computer gelesen werden kann, um die Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, wenn das genannte Computerprogramm in der elektronischen Steuereinheit 200 oder in der zweiten Steuereinheit 210/in Computer 210, die/der an die elektronische Steuereinheit 200 angeschlossen ist, ausgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß einer Ausführungsform ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Datenträger gespeichert ist, welcher von einem Computer gelesen werden kann, um die Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen, wobei das genannte Computerprogramm in einer elektronischen Steuereinheit 200 oder in der zweiten Steuereinheit 210/in Computer 210, die/der an die elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, ausgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist gemäß einer Ausführungsform ein Computerprogrammprodukt, das direkt in einem internen Speicher in einer elektronischen Steuereinheit 200 oder in einem zweiten Computer 210, der an die elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, gespeichert werden kann und zu dem ein Computerprogramm P zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß der vorliegenden Erfindung gehört, wenn das genannte Computerprogramm in der Steuereinheit/in Computer 200, 210 ausgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine von einem Motor angetriebene Einheit mit der Abgasreinigungsanlage III gemäß der obigen Beschreibung.
Die Beschreibungen der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind nicht als erschöpfend zu erachten und sollen die Erfindung nicht auf die beschriebenen Varianten beschränken. Für eine Fachkraft ergeben sich offensichtlich viele Modifikationen und Variationen.

Claims

Vorrichtung zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage (III) eines Verbrennungsmotors (230), wobei die Abgasreinigungsanlage eine Abgasleitung (240) zur Abführung der Abgase aus dem Verbrennungsmotor, einen in der Abgasleitung (240) angeordneten ersten Katalysator (250), , einen in der Abgasleitung (240) vor dem ersten Katalysator (250) angeordneten zweiten Katalysator (252), eine in der Abgasleitung (240) hinter dem ersten Katalysator (250) angeordnete Filtervorrichtung (260) und eine erste Einspritzvorrichtung (270) umfasst, die bei der Regenerierung der Filtervorrichtung (260) einen Kraftstoff vor dem ersten Katalysator (250) in die Abgasleitung (240) einspritzt, um den ersten Katalysator (250) zu erwärmen, wobei die Vorrichtung die genannte erste Einspritzvorrichtung (270) und Ausrüstungen (221, 222, 223, 200) zur Bestimmung der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem ersten Katalysator (250) umfasst, wobei weiter eine zweite Einspritzvorrichtung (272b, 272c) vorhanden ist, die dazu dient, bei der Prüfung einen Kraftstoff in die Abgasleitung (240) vor dem ersten Katalysator (250) oder vor dem zweiten Katalysator (252) einzuspritzen, um die Temperaturdifferenz mit der Temperaturdifferenz zu vergleichen, die beim Einspritzen mittels der ersten Einspritzvorrichtung (270) festgestellt wurde, und wobei die erste Einspritzvorrichtung (270) und die zweite Einspritzvorrichtung (272b, 272c) externe Einspritzvorrichtungen sind, die außerhalb des Verbrennungsmotors (230) angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der die erste Einspritzvorrichtung (270) bei der Prüfung durch Einspritzen mit der zweiten Einspritzvorrichtung (272b, 272c) abgeschaltet ist.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, bei der die Prüfung der Abgasreinigungsanlage bei laufender Regenerierung der Filtervorrichtung (260) erfolgt, wobei die erste Einspritzvorrichtung eine Teilmenge der Gesamtmenge an Kraftstoff zur Erwärmung des Katalysators (250) einspritzt, während die zweite Einspritzvorrichtung abgeschaltet ist, und wobei die zweite Einspritzvorrichtung die restliche Menge an Kraftstoff einspritzt, während die erste Einspritzvorrichtung abgeschaltet ist.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-3, bei der zu den genannten Ausrüstungen (221, 222, 223, 200) zur Bestimmung der Temperaturdifferenz eine Ausrüstung (221) zur Bestimmung der Temperatur der Abgase vor dem Katalysator (250) gehört.
Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der zu der genannten Ausrüstung (221) zur Bestimmung der Temperatur der Abgase vor dem Katalysator ein erster Temperaturgeber (221) gehört, der dazu dient, die Temperatur der Abgase vor dem Katalysator (250) zu messen.
Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1-5, bei der zu den genannten Ausrüstungen (221, 222, 223, 200) zur Bestimmung der Temperaturdifferenz mindestens ein Temperaturgeber (222, 223) gehört, der dazu dient, die Temperatur hinter dem Katalysator (250) zu bestimmen.
Von einem Motor angetriebene Einheit (100) mit einer Vorrichtung zur Prüfung der Abgasreinigungsanlage (III) gemäß einem der Ansprüche 1-6.
Verfahren zur Prüfung der Funktion der Abgasreinigungsanlage (III) eines Verbrennungsmotors (230), von dem Abgase, die bei der Verbrennung entstehen, durch eine Abgasleitung (240) mit einem ersten Katalysator (250) und einem in der Abgasleitung (240) vor dem ersten Katalysator (250) angeordneten zweiten Katalysator (252) abgeführt werden, in dem mit Kraftstoff angereicherte Abgase in der Abgasströmung durch exotherme katalytische Oxidation erwärmt werden können, mit den folgenden Schritten: - Steuerung von mindestens einer ersten externen Einspritzvorrichtung (270) zum Einspritzen (S310) eines Kraftstoffs in die Abgase vor dem ersten Katalysator (250), um die Abgasströmung mit Kraftstoff anzureichern; - Bestimmung (S320) der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem ersten Katalysator (250); - Aktivierung einer zweiten externen Einspritzvorrichtung (272b, 272c) vor dem ersten Katalysator (250) oder vor dem zweiten Katalysator (252), wenn die genannte Temperaturdifferenz einen vorgegebenen Wert unterschreitet, um Kraftstoff einzuspritzen (S330), mit dem die Abgasströmung angereichert werden soll; und - Bestimmung (S340) der Differenz zwischen der Temperatur vor und der Temperatur hinter dem ersten Katalysator (250).
Verfahren gemäß Anspruch 8, mit dem folgenden Schritt: Melden, dass der Katalysator (250) ausgetauscht oder repariert werden muss, wenn die genannte Temperaturdifferenz in der Bestimmungsphase (S340) einen vorgegebenen Wert unterschreitet, und Melden, dass die erste Einspritzvorrichtung (270) ausgetauscht oder repariert werden muss, wenn die Temperaturdifferenz in der Bestimmungsphase (S340) den vorgegebenen Wert nicht unterschreitet.
Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, bei dem der Schritt zur Bestimmung (S320, S340) der Temperaturdifferenz die folgenden Schritte umfasst: - Messung der Temperatur vor dem Katalysator (250); - Messung der Temperatur hinter dem Katalysator; und - Berechnung der Temperaturdifferenz auf der Basis der gemessenen Temperaturen.
Computerprogramm (P) zur Prüfung der Funktion der Abgasreinigungsanlage (III) zur Nachbehandlung von Partikeln aus den Abgasen, die bei der Verbrennung eines Kraftstoffs in einem Verbrennungsmotor entstehen, wobei das Computerprogramm einen Programmcode zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 8-10 enthält, wenn das Computerprogramm in einer elektronischen Steuereinheit (200) oder in einem anderen Computer (210), der an die elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem Datenträger gespeichert ist, welcher von einem Computer gelesen werden kann, zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 8-10, wobei das genannte Computerprogramm in einer elektronischen Steuereinheit (200) oder in einem anderen Computer (210), der an die elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt, das direkt in einem internen Speicher in einer elektronischen Steuereinheit (200) oder in einem anderen Computer (210), der an die elektronische Steuereinheit angeschlossen ist, speicherbar ist und ein Computerprogramm (P) zur Durchführung der Verfahrensschritte gemäß einem der Ansprüche 8-10 enthält, wenn das Computerprogramm (P) vom Computer (200, 210) ausgeführt wird.