DE102010043935A1 - Method for detecting refueling process of e.g. tank of selective catalytic reduction system of motor car, involves enclosing signal on refueling process based on signal when signal to be derived over time period exceeds threshold value - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erkennung eines Nachbetankungsvorgangs eines Bewegungen unterworfenen Tanks, insbesondere eines Tanks eines SCR-Systems eines Kraftfahrzeugs. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for detecting a refueling operation of a tank subjected to movements, in particular of a tank of an SCR system of a motor vehicle. The subject matter of the present invention is also a computer program and a computer program product with a program code which is stored on a machine-readable carrier for carrying out the method.
Stand der TechnikState of the art
Füllstände von Flüssigkeiten, zum Beispiel Tankfüllstände in Fahrzeugen, werden beispielsweise durch Tankfüllstandsmesser oder -sensoren erfasst. Dabei werden Tankfüllstandsmesser, welche eine kontinuierliche Erfassung des Füllstands ermöglichen und Füllstandsmesser, die lediglich erfassen, ob Flüssigkeit an einer Geberposition vorhanden ist oder nicht, sogenannte „diskrete” Füllstandsgeber, unterschieden. Erstere sind beispielsweise in Kraftstofftanks von Fahrzeugen im Einsatz, letztere werden bevorzugt in beispielsweise Zusatztanks, beispielsweise von SCR-Systemen, eingesetzt.Fill levels of liquids, for example tank levels in vehicles, are detected, for example, by tank level sensors or sensors. In this case, tank level gauge, which allow continuous detection of the level and level gauge, which only detect whether liquid is present at a donor position or not, so-called "discrete" level sensor, distinguished. The former are for example in fuel tanks of vehicles in use, the latter are preferably used in, for example, additional tanks, such as SCR systems.
Bei modernen Dieselfahrzeugen kommt die sogenannte SCR-Technologie zum Einsatz. Hierunter wird die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Brennkraftmaschinen wie auch im Übrigen von Feuerungsanlagen verstanden. Die chemische Reaktion der Reduktion ist hierbei selektiv. Das bedeutet, dass nicht alle Abgaskomponenten reduziert werden, sondern nur Stickoxide (NO, NO2). Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak benötigt, der dem Abgas zugemischt wird. Die Produkte der Reaktion sind Wasser und Stickstoff.In modern diesel vehicles, the so-called SCR technology is used. This is understood to mean the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of internal combustion engines as well as, moreover, of combustion plants. The chemical reaction of the reduction is selective. This means that not all exhaust gas components are reduced, only nitrogen oxides (NO, NO 2 ). The reaction requires ammonia, which is added to the exhaust gas. The products of the reaction are water and nitrogen.
Bei Fahrzeugen wird der benötigte Ammoniak nicht mehr in reiner Form verwendet, sondern in Form einer wässrigen Harnstofflösung. Die Lösung wird stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgasstrang, zum Beispiel mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors, eingespritzt. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolyse-Reaktion Ammoniak und Wasser. Der so erzeugte Ammoniak kann in einem speziellen SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der (motorischen) Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig. Der Verbrauch der Harnstoff-Wasser-Lösung beträgt abhängig von der Rohemission des Motors etwa 2–8% des verbrauchten Dieselkraftstoffs. Aus diesem Grund muss ein Tank mit Harnstoff-Wasser-Lösung in dem Fahrzeug verbaut sein und es muss der Füllstand in diesem Tank erfasst werden. Die Sensorsignale, die sowohl von kontinuierlichen Levelsensoren als auch von diskreten Levelsensoren in einem flüssigkeitsgefüllten Vorratsbehälter in einem Fahrzeug erzeugt werden, stehen unter einem starken Einfluss von fahrdynamischen Faktoren, beispielsweise Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen, Querbeschleunigungen in Kurven, Steigungen und Gefällen der Fahrbahn.In vehicles, the required ammonia is no longer used in pure form, but in the form of an aqueous urea solution. The solution is injected into the exhaust line upstream of the SCR catalyst, for example by means of a metering pump or an injector. From the urea-water solution formed by a hydrolysis reaction ammonia and water. The ammonia thus produced can react in a special SCR catalyst at the appropriate temperature with the nitrogen oxides in the exhaust gas. The amount of injected urea depends on the (engine) nitrogen oxide emission and thus on the instantaneous engine speed and torque. The consumption of the urea-water solution depends on the raw emissions of the engine about 2-8% of the consumed diesel fuel. For this reason, a tank with urea-water solution must be installed in the vehicle and the level in this tank must be recorded. The sensor signals generated by both continuous level sensors and discrete level sensors in a liquid-filled reservoir in a vehicle are strongly influenced by driving dynamics factors, such as acceleration and deceleration, cornering accelerations, uphill gradients and downhill gradients.
Um die Signale eines Füllstandssensors eines Tanks, der Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen und dergleichen unterworfen ist, zu plausibilisieren, sieht ein aus der
Die Füllstandssignale müssen – unabhängig von der Art ihrer Erfassung, also ob sie mittels kontinuierlicher Füllstandssensoren oder mittels diskreter Füllstands- oder Levelsensoren erfasst werden – generell als abgasrelevante Größen sehr präzise erfasst werden. Dabei sollen insbesondere Einflüsse aufgrund der Fahrdynamik oder der Fahrbahnbeschaffenheit weitestgehend eliminiert werden.The level signals - regardless of the type of detection, ie whether they are detected by means of continuous level sensors or discrete fill level or level sensors - must be recorded very precisely as exhaust gas-relevant quantities very precisely. In particular, influences due to the driving dynamics or the road condition should be largely eliminated.
Bei fehlendem Reduktionsmittel im Tank werden die zulässigen Emissionswerte überschritten. Um diesen Zustand nicht eintreten zu lassen, muss der Fahrer eines Fahrzeugs rechtzeitig vor Unterschreiten einer Restmenge, welche eine gewisse Restreichweite ermöglicht, gewarnt werden und aufgefordert werden, nachzutanken. Das Nachbetanken einer Harnstoff-Wasser-Lösung wird gewöhnlich im Rahmen des Serviceprogramms bei Werkstattaufenthalten des Fahrzeugs von dem Werkstattpersonal vorgenommen. Ein Nachtanken kann jedoch auch vom Fahrer selbst vorgenommen werden. Dabei ist davon auszugehen, dass der Fahrer den Tank nicht vollständig füllt, sondern lediglich eine im Handbuch des Fahrzeugs vorgegebene Mindestmenge in den Tank einfüllt. Diese Nachtankmenge soll schnell und zuverlässig erkannt werden.If there is no reducing agent in the tank, the permissible emission values are exceeded. In order not to let this state occur, the driver of a vehicle must be warned in good time before falling below a residual amount, which allows a certain residual range, and be asked to refuel. The refueling of a urea-water solution is usually carried out as part of the service program during workshop visits of the vehicle by the workshop staff. Refueling, however, can also be done by the driver himself. It can be assumed that the driver does not completely fill the tank, but merely fills a minimum amount stipulated in the manual of the vehicle into the tank. This amount of refueling should be detected quickly and reliably.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Grundidee der Erfindung ist die Auswertung eines Schwappsignals. Um nämlich eine fehlerhafte Betankungserkennung aufgrund beispielsweise von Schräglagen des Fahrzeugs auszuschließen, wird das Füllstandssensorsignal bei einem sich bewegenden Fahrzeug ausgewertet. Dabei wird zusätzlich ein Schwappsignal verarbeitet. Das Signal wird mit Hilfe eines Filters mit kurzer Zeitkonstante gefiltert, das gefilterte Signal wird einer Zeitableitung unterzogen und abhängig von dem Ableitungssignal wird auf einen Nachbetankungsvorgang geschlossen. Diese Maßnahmen weisen den Vorteil auf, dass der Rechenaufwand begrenzt ist. Es muss lediglich zunächst eine Filterung mit Hilfe eines Filters mit kurzer Zeitkonstanten und anschließend eine Ableitung des gefilterten Signals erfolgen.The basic idea of the invention is the evaluation of a slosh signal. In order to rule out a faulty refueling recognition due, for example, to vehicle inclinations, the level sensor signal is evaluated in a moving vehicle. In addition, a slosh signal is processed. The signal is filtered by means of a filter with a short time constant, the filtered signal is time-diverted and, depending on the derivative signal, a refueling operation is concluded. These measures have the advantage that the computational effort is limited. It just has to be first a filtering using a filter with a short time constant and then take a derivative of the filtered signal.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich. So sieht beispielsweise eine vorteilhafte Ausgestaltung vor, dass dann auf einen Nachbetankungsvorgang geschlossen wird, wenn das abgeleitete Signal über einen vorgebbaren Zeitraum eine vorgebbare Schwelle übersteigt. Die Ableitung erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines DT1-Elements.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the independent claim method are possible. Thus, for example, an advantageous embodiment provides that it is then concluded that a refueling operation occurs when the derived signal exceeds a predefinable threshold over a predefinable period of time. The derivation is preferably carried out with the aid of a DT 1 element.
Eine bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens sieht folgende Schritte vor:
- – nach Beginn eines Fahrzyklus wird das Füllstandssensorsignal innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters erfasst;
- – das Signal wird mit einem gespeicherten, den aktuellen Füllstand charakterisierenden langzeitgefilterten Signal verglichen;
- – wenn das Sensorsignal das langzeitgefilterte Signal um einen vorgebbaren Wert übersteigt, erfolgt eine Umschaltung auf eine schnelle Filterung mit kurzer Zeitkonstanten;
- – die Filterantwort wird mittels des DT1-Elements abgeleitet;
- – wenn der abgeleitete Wert über einen bestimmten Zeitraum eine vorgebbare Schwelle überschreitet, wird auf einen Nachbetankungsvorgang geschlossen.
- - After the beginning of a driving cycle, the level sensor signal is detected within a predetermined time window;
- - The signal is compared with a stored, the current level characterizing long-term filtered signal;
- - When the sensor signal exceeds the long-term filtered signal by a predetermined value, there is a switch to a fast filtering with a short time constant;
- The filter response is derived by means of the DT 1 element;
- - If the derived value exceeds a predefinable threshold over a certain period of time, a refueling operation is concluded.
Das Verfahren kann sehr vorteilhaft als Computerprogramm realisiert werden und auf einem Computer, insbesondere dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine, ablaufen. Dabei kann ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode vorgesehen sein, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Die ermöglicht es, das Programm auch in bestehende Steuergeräte gewissermaßen „einzuspielen” und insoweit entsprechende (nachträgliche) Erweiterungen bei bestehenden SCR-Systemen vorzusehen. Insbesondere können auch die Filter und das DT1-Element sehr vorteilhaft als Computerprogramm, insbesondere als Unterprogramm, realisiert werden.The method can be implemented very advantageously as a computer program and run on a computer, in particular the control unit of an internal combustion engine. In this case, a computer program product with program code that is stored on a machine-readable carrier can be provided. This makes it possible to "copy in" the program into existing control devices to a certain extent and to provide appropriate (subsequent) extensions to existing SCR systems. In particular, the filters and the DT 1 element can be realized very advantageously as a computer program, in particular as a subroutine.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Das Verfahren zur Erkennung eines Nachbetankungsvorgangs eines Bewegungen unterworfenen Tanks wird nachfolgend in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert. In der Figur ist schematisch ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt.The method for detecting a refueling operation of a tank subject to movement will be explained in more detail below in conjunction with the drawing. In the figure, a flowchart of an embodiment of the method according to the invention is shown schematically.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Das nachfolgend beschriebene Verfahren findet Anwendung bei SCR-Systemen von Kraftfahrzeugen. Mit Hilfe des nachfolgend beschriebenen Verfahrens ist es möglich, eine präzise Erfassung des Tankfüllstands vorzunehmen und insbesondere Nachbetankungsvorgänge, auch kleiner Mengen, zu erkennen. Solche Nachbetankungen sind erforderlich, wenn das Reduktionsmittel, das heißt die Harnstoff-Wasser-Lösung in dem SCR-Tank zur Neige geht.The method described below is used in SCR systems of motor vehicles. With the help of the method described below, it is possible to make a precise detection of the tank level and in particular Nachgefankungsvorgänge, even small amounts to recognize. Such refueling is required when the reducing agent, that is, the urea-water solution in the SCR tank is running out.
In diesem Falle muss der Fahrer gewarnt werden und auf die noch vorhandene Restreichweite aufmerksam gemacht werden. Bei fehlendem Reduktionsmittel im Tank werden die gesetzlich vorgeschriebenen Emissionswerte überschritten, was es zu vermeiden gilt. Die Nachbefüllung des SCR-Tanks mit Reduktionsmittel findet nun nicht nur werkstattseitig im Service statt, sondern kann auch vom Fahrer selbst vorgenommen werden, wobei in diesem Fall lediglich eine Mindestmenge entsprechend dem Fahrzeughandbuch nachgefüllt wird. Mit Hilfe des nachfolgend beschriebenen Verfahrens könne auch solche kleinen Nachbetankungsmengen zuverlässig erkannt werden. Dabei werden zuverlässig Verfälschungen aufgrund der Fahrzeugdynamik, also aufgrund beispielsweise von Längs- oder auch Querbeschleunigungen oder aufgrund des Streckenprofils, zum Beispiel beim Befahren eines Gefälles oder einer Steigung, sicher ausgeschlossen.In this case, the driver must be warned and made aware of the remaining range remaining. If there is no reducing agent in the tank, the statutory emission limits are exceeded, which should be avoided. The refilling of the SCR tank with reducing agent now takes place not only workshop in the service, but can also be made by the driver himself, in which case only a minimum amount is refilled according to the vehicle handbook. With the help of the method described below, even such small refueling quantities can be reliably detected. In this case, reliable falsifications due to the vehicle dynamics, ie due to, for example, longitudinal or lateral acceleration or due to the route profile, for example when driving on a slope or a slope, reliably excluded.
Das nachfolgend in Verbindung mit der Figur beschriebene erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine präzise Erkennung einer Nachbetankung.The inventive method described below in conjunction with the figure enables a precise detection of refueling.
Nach dem Start
In einem darauffolgenden Schritt
Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass das Langzeitfilter, mit Hilfe dessen das Signal über einen langen Zeitraum gefiltert wird und dessen Ausgabegröße das gespeicherte Signal SG ist, von etwaigen kurzzeitigen Anstiegen, beispielsweise aufgrund von Fahrzeugdynamik, Schräglage und dergleichen, unbeeinflusst bleibt. Das zweite, schnelle Filter (vergleiche Schritt
Der große Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens liegt auch darin, dass es als Computerprogramm implementiert werden kann und auf einem Computerprogrammprodukt, welches beispielsweise von dem Steuergerät des Fahrzeugs eingelesen werden kann, zur Verfügung gestellt werden kann. Auf diese Weise kann dieses Verfahren auch bei bestehenden Systemen nachgerüstet werden, insbesondere auch da zusätzliche Hardware zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wie zusätzliche Sensoren oder dergleichen nicht notwendig sind.The great advantage of the method described above is also that it can be implemented as a computer program and can be made available on a computer program product which can be read, for example, by the control unit of the vehicle. In this way, this method can also be retrofitted to existing systems, in particular because additional hardware for implementing the method according to the invention, such as additional sensors or the like are not necessary.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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US11976955B2 (en) | 2018-09-21 | 2024-05-07 | Ecolab Usa Inc. | Portable fluid level monitoring device and method |
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