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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Versorgungsanlage für die Zufuhr eines flüssigen Betriebsmittels zu einem Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Anlage.
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Bei der Verbrennung von Kraftstoff im Motor eines Kraftfahrzeugs entstehen schädliche Stickoxide, für deren Anteil im Abgas zunehmend strengere Grenzwerte gelten. Es ist seit langem bekannt, dass der Stickoxidanteil im Abgas von Verbrennungsmotoren durch Reduktion des Stickoxids in einem Abgaskatalysator verringert werden kann. Um die Wirksamkeit solcher Katalysatoren zu verbessern, kann dem Abgas vor Erreichen des Katalysators ein Reaktionshilfsmittel wie etwa Harnstoff beigemischt werden. Harnstoff setzt im Katalysator Ammoniak frei, das mit den im Abgas enthaltnen Stickoxiden zu Stickstoff und Wasser reagiert.
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Um eine feine und gleichmäßige Verteilung des Reaktionshilfsmittels im Abgas zu erzielen, wird es in Form einer wässrigen Lösung zugeführt und im Abgas vernebelt. Diese wässrige Lösung gefriert bei Temperaturen, die je nach Art und Konzentration des Reaktionshilfsmittels einige Grad unter 0°C liegen, und dehnt sich dabei aus. Gegenwärtig als Reaktionshilfsmittel eingesetzte Harnstofflösungen gefrieren bei ca. –10°C. Während ein Vorratstank für das Reaktionshilfsmittel dehnbar konstruiert sein kann, um eine Volumenausdehnung beim Gefrieren zu tolerieren, ist dies bei der Leitung, insbesondere bei einem sich zwischen einer Pumpe und einem Einspritzventil am Abgasstrang erstreckenden Teil derselben, nicht der Fall. Um die Leitung vor Frostschäden zu schützen, ist daher in
DE 10 2010 016 654 A1 vorgeschlagen worden, die Leitung bei jedem Stillstand des Fahrzeugs durch Rückwärtslaufenlassen der Pumpe zu entleeren. Wenn die Luft, die dabei in die Leitung eindringt, aus dem Abgasstrang abgezogen wird, ergibt sich das Problem, dass Verunreinigungen sowie korrodierend wirkendes Schwefeldioxid in die Leitung gelangen und dort zu Schäden führen können. Wird jedoch frische Außenluft oder Dampf aus dem Vorratstank verwendet, um damit die Leitung aufzufüllen, dann ergibt sich das Problem, dass Kosten für zusätzliche Ventile und Rohrleitungen entstehen, und dass ein stromabwärtiger Teil der Leitung und insbesondere das Einspritzventil an ihrem Ende nicht entleert werden kann. Das häufige Entleeren der Leitung führt zu erhöhtem Verschleiß an der Pumpe und den beteiligten Ventilen; außerdem bringt der komplizierte Aufbau eine erhöhte Störungs- und Ausfallgefahr mit sich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Betriebsmittelversorgungsanlage bzw. ein Betriebsverfahren dafür zu schaffen, die einfach und preiswert realisierbar sind und dabei ein hohes Niveau an Zuverlässigkeit und Störungssicherheit erreichen.
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Die Aufgabe wird zum einen gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Betriebsmittelversorgungsanlage für einen Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs, die wenigstens einen Vorratstank für eine Betriebsmittellösung und eine sich von dem Vorratstank zu einer Einspritzstelle an einem Abgasstrang des Kraftfahrzeugs erstreckende Leitung umfasst, mit den Schritten:
- – nach Abschalten eines Motors des Kraftfahrzeugs Überprüfen der Frostgefahr und
- – Entleeren der Leitung nur in dem Fall, dass bei der Überprüfung das Bestehen einer Frostgefahr bejaht wird.
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Auf diese Weise kann die Häufigkeit, mit der die Leitung entleert werden muss, bei einem in mitteleuropäischem Klima eingesetzten Fahrzeug ohne Weiteres um 80% reduziert werden. Es liegt auf der Hand, dass die geringe Häufigkeit der Entleerungen auch zu einem verringerten Verschleiß der für die Entleerung eingesetzten Mittel führt. Im gleichen Maße verringert sich auch die Menge der Verunreinigungen, die in die Leitung eingesaugt werden, falls diese beim Abpumpen der Betriebsmittellösung mit Luft aus dem Abgasstrang geflutet wird. Zwar kann auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung die Leitung mit Frischluft oder mit Dampf aus dem Vorratstank geflutet werden, doch ist die Notwendigkeit, dies zu tun, dank der geringen Häufigkeit der Entleerungen erheblich verringert.
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Die Überprüfung, ob Frostgefahr besteht oder nicht, kann im einfachsten Fall basierend auf dem – z. B. von einem Bordcomputer des Fahrzeugs abgefragten – kalendarischen Datum erfolgen. Z. B. kann bei einem für den mitteleuropäischen Markt vorgesehenen Fahrzeug Frostgefahr pauschal von Oktober bis April angenommen werden. Zwar können vereinzelt Nachtfröste auch außerhalb dieser Zeit auftreten, doch dauern diese im Allgemeinen nicht lange genug und erreichen nicht so tiefe Temperaturen, dass es zu einem Gefrieren der Harnstofflösung kommen könnte. Bei einem zum Einsatz in anderen Weltregionen vorgesehenen Fahrzeug können andere Monate als frostgefährdet spezifiziert sein.
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Zweckmäßig ist alternativ auch eine Berücksichtigung der geografischen Position, an der sich das Kraftfahrzeug tatsächlich befindet. Diese kann bei jedem Ausschalten des Motors bei einem herkömmlichen Fahrzeugnavigationssystem abgefragt werden. So wird man für ein Kraftfahrzeug, das sich in Nordeuropa befindet, die Zeit des Jahres, in der ein Entleeren der Leitung sinnvoll sein kann, länger ansetzen als bei einem Fahrzeug in Mittel- oder Südeuropa. Die Berücksichtung der geografischen Position kann auch die Höhe über dem Meeresspiegel einschließen, auf der sich das Fahrzeug befindet. Genauso wie Angaben zur geografischen Länge und Breite können Daten zur Höhe zum Zeitpunkt des Abschaltens des Motors ohne Weiteres von einem herkömmlichen Fahrzeugnavigationssystem geliefert werden.
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Unabhängig von dem geografischen Ort, an dem sich das Fahrzeug befindet, kann eine Frostgefahr ausgeschlossen sein, wenn das Fahrzeug in einem geschlossenen Gebäude abgestellt ist. Eine Beurteilung, ob dies der Fall ist, kann insbesondere anhand von am stillstehenden Kraftfahrzeug vorgenommenen Temperaturmessungen erfolgen. Wenn diese nicht die im Freien üblichen, für den Verlauf einer Nacht typischen Änderungen aufweisen, dann kann daraus gefolgert werden, dass sich das Fahrzeug in einem Gebäude befindet und folglich keiner Frostgefahr ausgesetzt ist.
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Auch bei einem im Freien abgestellten Fahrzeug kann anhand der Temperaturmessungen die zukünftige Entwicklung der Temperatur prognostiziert werden und so für eine einzelne Nacht, in der das Fahrzeug abgestellt wird, die Frostgefahr abgeschätzt werden.
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Die Uhrzeit der Temperaturmessungen sollte bei einer solchen Prognose berücksichtigt werden, da von der Uhrzeit abhängt, wie lange – und folglich wie weit – die Temperatur nach der Messung noch fallen kann.
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Ein alternativer oder ergänzender Ansatz zur Einschätzung der Frostgefahr ist, ein Minimum der Temperatur aufzuzeichnen und dieses bei nachfolgenden Beurteilungen zu berücksichtigen. So ist die Gefahr, dass ein Nachtfrost zum Einfrieren der Leitung führen könnte, vernachlässigbar, wenn in vorhergehenden Nächten stets Temperaturminima über 0°C gemessen werden, wohingegen im Herbst tiefer werdende Minima anzeigen können, dass demnächst Nachtfröste mit Temperaturen auftreten könnten, die ein Entleeren der Leitung erforderlich machen.
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Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass das Fahrzeug in verschiedenen Nächten an unterschiedlichen Standorten abgestellt sein kann, ist es zweckmäßig, das Minimum auf eine geografische Referenzposition umzurechnen, um so eine Vergleichbarkeit der Temperaturen an den verschiedenen Abstellplätzen herzustellen. Für eine solche Umrechnung kann insbesondere ein linearer Zusammenhang zwischen Temperatur und Höhe des Abstellorts angenommen werden. Der Temperaturgradient beträgt typischerweise zwischen 0,3 und 0,8 K/100 m und kann je nach Wetterlage variieren. Im Mittel über alle Wetterlagen kann ein Gradient von ca. 0,65 K/100 m angenommen werden.
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Wenn das Fahrzeug in einem Gebäude steht, lässt die dort gemessene Temperatur natürlich keinen Rückschluss zu auf eventuell außerhalb des Gebäudes bestehende Frostgefahr. Daher wird zweckmäßigerweise das Temperaturminimum nur dann aufgezeichnet und bei weiteren Prognosen berücksichtigt, wenn es bei im Freien stehenden Fahrzeug aufgenommen wurde.
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Um zu entscheiden, ob das Fahrzeug im Freien steht oder nicht, können diverse Kriterien alternativ oder in Kombination miteinander berücksichtigt werden. Z. B. kann am stillstehenden Kraftfahrzeug der Pegel eines Satellitennavigationssignals gemessen werden und entschieden werden, dass das Fahrzeug sich in einem Gebäude befindet, wenn der Pegel einen geeignet definierten Grenzwert unterschreitet.
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Eine Beurteilung kann auch anhand einer Messung der Umgebungshelligkeit getroffen werden. Insbesondere wenn im Erfassungsbereich eines Lichtsensors des Fahrzeugs extrem dunkle Bereiche erfassbar sind, die dem Nachthimmel zugerechnet werden können, kann mit hoher Sicherheit, trotz eventuellen Vorhandenseins einer Straßenbeleuchtung, gefolgert werden, dass sich das Fahrzeug im Freien befindet.
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Falls unmittelbar vor dem Abschalten des Motors ein Anstieg der Temperatur erfasst wird, deutet dies darauf hin, dass das Fahrzeug in ein Gebäude gefahren ist und folglich keine Frostgefahr besteht, die ein Entleeren der Leitung erforderlich machen könnte.
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Um die Sicherheit einer solchen Beurteilung zu verbessern, kann zusätzlich auch hier der Pegel eines Satellitennavigationssystems ausgewertet werden, oder es kann eine Messung der Umgebungshelligkeit herangezogen werden. Selbst in einer schwach beleuchteten Tiefgarage ist die Decke im Allgemeinen deutlich heller als der Nachthimmel, so dass eine zuverlässige Unterscheidung möglich ist.
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Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Betriebsmittelversorgungsanlage für einen Abgaskatalysator eines Kraftfahrzeugs mit einem Vorratstank für eine wässrige Lösung des Betriebshilfsmittels, einer sich von dem Vorratstank zu einer Einspritzstelle am Abgasstrang des Kraftfahrzeugs erstreckenden Leitung, einer Steuereinheit und Mitteln zum Entleeren der Leitung unter Kontrolle der Steuereinheit, bei der die Steuereinheit eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Aus dieser Beschreibung und den Figuren gehen auch Merkmale der Ausführungsbeispiele hervor, die nicht in den Ansprüchen erwähnt sind. Solche Merkmale können auch in anderen als den hier spezifisch offenbarten Kombinationen auftreten. Die Tatsache, dass mehrere solche Merkmale in einem gleichen Satz oder in einer anderen Art von Textzusammenhang miteinander erwähnt sind, rechtfertigt daher nicht den Schluss, dass sie nur in der spezifisch offenbarten Kombination auftreten können; stattdessen ist grundsätzlich davon auszugehen, dass von mehreren solchen Merkmalen auch einzelne weggelassen oder abgewandelt werden können, sofern dies die Funktionsfähigkeit der Erfindung nicht in Frage stellt. Es zeigen:
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1 ein Blockdiagramm des Abgassystems eines Kraftfahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen des Abstellorts des Fahrzeugs; und
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4 ein Flussdiagramm einer Abwandlung des Verfahrens aus 2.
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1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Kraftfahrzeugs, an dem die vorliegende Erfindung verwirklicht ist. Das Kraftfahrzeug hat einen Verbrennungsmotor 1 mit mehreren Zylindern, deren Abgase in einer Sammelleitung 2 zusammen- und einem Abgaskatalysator 3 zugeführt werden, in dem Schadstoffanteile des Abgases, wie insbesondere NOx und unverbrannte Kraftstoffanteile abgebaut werden sollen. Vom Abgaskatalysator 3 erstreckt sich eine Abgasleitung 4 zu einem Auspufftopf am Heck des Fahrzeugs und von dort ins Freie. Die Sammelleitung 2 ist im Allgemeinen kurz im Vergleich zu der Abgasleitung 4 stromabwärts vom Abgaskatalysator 3, um Wärmeverluste des Abgases auf dem Weg vom Motor 1 zum Katalysator 3 zu minimieren und die Wärme der Motorabgase möglichst vollständig zum Aufheizen des Abgaskatalysators 3 auf seine Betriebstemperatur nutzen zu können.
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Ein Vorratstank 6, der eine wässrige Harnstofflösung enthält, ist aus Platzgründen im Allgemeinen in einem hecknahen Bereich des Fahrzeugs untergebracht. Eine Versorgungsleitung 7 erstreckt sich vom Vorratstank 6 zu einem an der Sammelleitung 2 angeordneten Einspritzventil 8. Eine Pumpe 9 mit umschaltbarer Förderrichtung ist an der Versorgungsleitung 7 angeordnet. Die Pumpe 9 ist vorzugsweise näher am Vorratstank 6 als am Einspritzventil 8 angeordnet, um auf einem möglichst großen Teil der Versorgungsleitung 7 ein hohes Druckgefälle aufbauen zu können.
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Um ein Einfrieren der Harnstofflösung zu verhindern, wenn das Fahrzeug bei einer Umgebungstemperatur unterhalb des Gefrierpunkts der Harnstofflösung, d. h. bei unter –10°C, unterwegs ist, kann eine elektrische Heizung 10 entlang der Versorgungsleitung 7 und wenigstens an einem Teil des Vorratstanks 6 vorgesehen sein. Wenn das Fahrzeug stillsteht, muss auch die Heizung 10 ausgeschaltet werden, damit nicht durch einen Stillstand des Fahrzeugs von wenigen Stunden oder Tagen die Batterie erschöpft wird, aus der sich die Heizung 10 speist.
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Um dennoch Schäden an der Versorgungsleitung 7 durch ein Gefrieren von Harnstofflösung darin zu vermeiden, ist die Pumpe 9 eingerichtet, um unter im Folgenden noch genauer erläuterten Umständen beim Ausschalten des Motors eine Zeit lang rückwärts zu laufen und so die Harnstofflösung aus der Versorgungsleitung 7 wenigstens zum überwiegenden Teil zu beseitigen. Damit die Harnstofflösung aus der Versorgungsleitung 7 abgepumpt werden kann, muss Luft in die Leitung 7 nachfließen können. Zu diesem Zweck kann das Einspritzventil 8 ausgelegt sein, um einen Durchfluss von Luft aus der Sammelleitung 2 in die Versorgungsleitung 7 entgegengesetzt zur Durchflussrichtung der Harnstofflösung zuzulassen, ggf. unter dem Einfluss der Steuereinheit 11. Es kann aber auch ein zusätzliches Ventil 12 benachbart zum Einspritzventil 8 an die Versorgungsleitung 7 angeschlossen sein, das den Zufluss von sauberer Frischluft aus der Umgebung ermöglicht oder das – über eine in der Fig. nicht dargestellte Leitung – mit einem oberen Teil des Vorratstanks 6 verbunden ist, um Dampf aus dem Vorratstank 6 in die Leitung 7 einzuspeisen. Ein solches Ventil 12 kann, wie in der Figur dargestellt, durch die Steuereinheit 11 zum Öffnen und Schließen ansteuerbar sein; denkbar ist aber auch die Verwendung eines ungesteuerten Ventils wie etwa eines Schwimmerventils, dessen Schwimmer im Kontakt mit der Harnstofflösung in der Leitung 7 Auftrieb erfährt und dichtend gegen einen Ventilsitz gedrückt wird, der aber den Ventilsitz freigibt, sobald die Pumpe 9 beginnt, die Harnstofflösung aus der Versorgungsleitung 7 abzusaugen.
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Die Steuereinheit 11 ist in 1 der Übersichtlichkeit halber getrennt von einem Bordcomputer 13 dargestellt, kann in der Praxis aber als eine auf dem Bordcomputer 13 laufende Anwendung implementiert sein, die, wie im Folgenden noch genauer erläutert, bestimmte Daten mit anderen auf dem Bordcomputer 13 laufenden Anwendungen oder an den Bordcomputer 13 angeschlossenen Systemkomponenten austauscht. Zu diesen Systemkomponenten gehört hier unter anderem ein Helligkeitssensor 14 zum Erfassen der Umgebungshelligkeit. Ein solcher Helligkeitssensor ist herkömmlicherweise in vielen Kraftfahrzeugen vorgesehen, um die Helligkeit von Leuchtanzeigen am Armaturenbrett des Fahrzeugs jeweils so an die Lichtverhältnisse in der Umgebung des Fahrzeugs anzupassen, dass eine bequeme, blendfreie Ablesung möglich ist. Ein solcher Helligkeitssensor kann daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung mit vernachlässigbaren Kosten einer zusätzlichen Nutzung zugeführt werden.
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Als weitere an sich bekannte, Systemkomponenten, mit der die Steuereinheit 11 kommuniziert, sind ein Fahrzeugnavigationssystem 15 und ein Außentemperaturfühler 16 vorgesehen.
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2 zeigt anhand eines Flussdiagramms exemplarisch ein in der Steuereinheit 11 ausgeführtes Arbeitsverfahren.
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In Schritt S1 fragt die Steuereinheit vom Bordcomputer 13 das aktuelle Datum ab, um zu entscheiden, ob mit der Möglichkeit eines scharfen Frostes, der zum Einfrieren der Harnstofflösung führen könnte, zu rechnen ist. Dieser Schritt ist nicht zwingend erforderlich, doch kann seine Durchführung in den warmen Monaten des Jahres helfen, Betriebsenergie einzusparen, indem die nachfolgend beschriebenen Verfahrensschritte in dieser Zeit überflüssig gemacht werden. Wenn jahreszeitlich bedingt Frostgefahr ausgeschlossen werden kann, endet das Verfahren bereits mit dem Schritt S1, und die Harnstofflösung bleibt in der Versorgungsleitung 7 stehen.
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Falls das Bestehen einer Frostgefahr nicht jahreszeitlich ausgeschlossen werden kann, kann in dem – ebenfalls fakultativen – Schritt S2 versucht werden, zu ermitteln, ob das Fahrzeug vor starker Kälte geschützt in einem Gebäude abgestellt ist. Wie dies im Einzelnen vonstatten gehen kann, wird an späterer Stelle mit Bezug auf 3 erläutert. Falls festgestellt wird, dass das Fahrzeug sich in einem Gebäude befindet, endet wiederum das Verfahren unmittelbar und ohne Abpumpen der Harnstofflösung aus der Versorgungsleitung 7. Anderenfalls verzweigt das Verfahren zu Schritt S3.
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In Schritt S3 fragt die Steuereinheit 11 die vom Außentemperaturfühler 16 gemeldete aktuelle Temperatur und die Uhrzeit vom Bordcomputer 13 ab. Im einfachsten Fall ist die Umgebungstemperatur bereits zum Zeitpunkt des Abstellens des Fahrzeugs unterhalb des Gefrierpunkts der Harnstofflösung. Wenn diese Situation in Schritt S4 erkannt wird, springt das Verfahren unmittelbar zu Schritt S8, in welchem die Steuereinheit 11 die Pumpe entgegen ihrer normalen Förderrichtung betreibt, um die Harnstofflösung aus der Versorgungsleitung 7 zurück in den Vorratstank 6 zu befördern.
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Anderenfalls kann basierend auf der erfassten Temperatur und Uhrzeit eine erste Prognose der weiteren Entwicklung der Temperatur versucht werden. Eine solche Prognose kann auf der Tatsache basieren, dass die tiefste Umgebungstemperatur im Allgemeinen kurz vor Sonnenaufgang erreicht wird, und dass, je länger die Zeitspanne zwischen dem Zeitpunkt des Abstellens und dem der tiefsten Nachttemperatur ist, umso höher die zum Abstellzeitpunkt erfasste Temperatur sein muss, um ein Einfrieren der Versorgungsleitung 7 sicher ausschließen zu können. Ergibt bereits diese erste Prognose, dass die Gefahr des Einfrierens besteht, wird ebenfalls zu Schritt S8 verzweigt.
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Anstelle dieser ersten Prognose oder, falls die erste Prognose weder einen sicheren Hinweis auf die Gefahr des Einfrierens der Leitung 7 geliefert hat noch es erlaubt hat, diese Gefahr sicher auszuschließen, wird in Schritt S5 eine vorgegebene Zeitspanne, z. B. ca. eine Stunde abgewartet, bevor in Schritt S6 die Umgebungstemperatur erneut erfasst wird. Basierend auf dieser Temperatur wird in Schritt S7 eine neuerliche Prognose gestellt. Diese kann, wie oben beschrieben, ausschließlich auf der in Schritt S6 erfassten Temperatur und der Uhrzeit der Messung basieren; da die Zeitspanne bis zum Minimum der Umgebungstemperatur mit jedem Schritt des Abwartens S5 kürzer wird, steigt auch die Zuverlässigkeit der Prognose.
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Eine weitere Steigerung der Prognosezuverlässigkeit ist erreichbar, wenn in Schritt S7 nicht nur die im unmittelbar vorangehenden Schritt S6 erfasste Temperatur, sondern auch frühere Messwerte, insbesondere der Messwert des Schritts S3, berücksichtigt werden. Wenn zwischen den Schritten S3 und S6 eine schnelle Abnahme der Temperatur stattgefunden hat, dann deutet dies darauf hin, dass die Nacht sternenklar ist und dass bis zum Erreichen des Temperaturminimums die Temperaturabnahme weiterhin schnell sein wird, wohingegen bei bedecktem Himmel Temperaturänderungen im Allgemeinen schwächer und langsamer sind. Wenn als Ergebnis von Schritt S7 das Bestehen einer Frostgefahr bejaht wird, wird wiederum nach Schritt S8 verzweigt und die Versorgungsleitung 7 wird abgepumpt. Wenn die Frostgefahr mit hinreichender Sicherheit verneint werden kann, endet das Verfahren ohne Abpumpen der Versorgungsleitung 7. Als dritte Alternative kann vorgesehen sein, dass im Falle einer geringen, aber nicht vollständig auszuschließenden Frostgefahr das Verfahren zu Schritt S5 zurückkehrt.
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3 ist ein detailliertes Flussdiagramm der Prozesse, die in der Steuereinheit 11 in Schritt S2 der 2 stattfinden. Im Schritt S2-1 überprüft die Steuereinheit 11 zunächst, ob die Umgebungstemperatur eine steigende Tendenz aufweist. Wenn die Temperatur zum Zeitpunkt des Ausschaltens des Motors 1 geringfügig höher ist als in den Minuten unmittelbar vor Erreichen des Fahrziels, dann ist dies ein gutes Indiz dafür, dass sich das Fahrzeug an einem geschützten Ort in einer Garage oder dergleichen befindet und infolgedessen nicht einer eventuell im Freien herrschenden tiefen Nachttemperatur ausgesetzt sein wird. Denkbar wäre daher, bereits aus diesem Ergebnis zu folgern, dass sich das Fahrzeug in einem Gebäude befindet, und die Verarbeitung damit enden zu lassen. Im in 3 gezeigten Fall wird jedoch nur, wenn ein Anstieg der Temperatur nicht beobachtet wird, daraus in Schritt S2-6 der Schluss gezogen, dass sich das Fahrzeug im Freien befindet und die Verarbeitung beendet. Wird hingegen ein Temperaturanstieg beobachtet, dann wird in einem nächsten Schritt S2-2 die Stärke eines von dem Navigationssystem 15 empfangenen Satellitennavigationssignals, insbesondere eines GPS-Signals, abgefragt. Wenn ein solches Signal vorhanden ist, kann angenommen werden, dass sich das Fahrzeug im Freien befindet (S2-6) oder, falls es sich doch in einem Gebäude befinden sollte, dieses, wie etwa ein offener Carport, zu leicht ist, um Schutz vor tiefen Temperaturen zu bieten.
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Das Fehlen eines hinreichend starken Satellitennavigationssignals hingegen ist ein sicheres Indiz dafür, dass sich das Fahrzeug in einem Gebäude befindet.
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Um einen solchen Befund noch weiter abzusichern, kann zusätzlich noch eine Beurteilung anhand der Umgebungslichtverhältnisse vorgenommen werden. Dazu wird zunächst in Schritt S2-3 eine Unterscheidung nach der Tageszeit getroffen. Tagsüber kann davon ausgegangen werden, dass der Himmel, selbst bei bedecktem Wetter, heller ist als das Innere eines Gebäudes. In diesem Fall verzweigt das Verfahren nach S2-4. Wenn hier der Helligkeitssensor 14 einen entsprechend hohen Lichtpegel liefert, kann daher davon ausgegangen werden, dass sich das Fahrzeug im Freien befindet (S2-6), anderenfalls wird gefolgert, dass es sich in einem Gebäude befindet (S2-7). Bei Nacht hingegen wird nach S2-5 verzweigt. Hier wird angenommen, dass der Nachthimmel dunkler ist als die Decke einer Garage, in der sich das Fahrzeug möglicherweise befindet, selbst wenn diese Decke indirekt beleuchtet ist. Daher wird über Nacht aus einer relativ niedrigen Umgebungshelligkeit auf einen Stellplatz im Freien und aus einer relativ hohen Umgebungshelligkeit auf einen Abstellplatz in einem Gebäude gefolgert.
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4 zeigt ein partielles Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer Abwandlung der Erfindung. Die Anfangsschritte gemäß dieser Abwandlung sind die Schritte S1 bis S4, wie mit Bezug auf 2 beschrieben, weswegen diese Schritte in 4 nicht erneut dargestellt sind, sondern nur die auf S4 folgenden, die zum Teil von der Beschreibung der 2 abweichen. Sofern nicht bereits das aktuelle Bestehen einer Frostgefahr dazu geführt hat, dass in Schritt S8 die Versorgungsleitung 7 leergepumpt wurde, extrapoliert die Steuereinheit 11 in Schritt S5 eine zu erwartende tiefste Nachttemperatur anhand von im Laufe früherer Nächte gespeicherter Minimaltemperaturen. Eine solche Extrapolation kann z. B. darin bestehen, dass eine Ausgleichsgerade nach der Methode der kleinsten Fehlerquadrate anhand einer vorgegebenen begrenzten Zahl der jeweils zuletzt gemessenen Minimaltemperaturen berechnet und der Wert der Ausgleichsgraden für die aktuelle Nacht abzüglich eines Sicherheitsabstandes berechnet wird. Liegt dieser Wert unter dem Gefrierpunkt der Harnstofflösung, dann wird in Schritt S7 Frostgefahr prognostiziert, und die Versorgungsleitung 7 wird in Schritt S8 leergepumpt. Nach dem Leerpumpen oder, falls in Schritt S7 das Bestehen einer Frostgefahr verneint wurde, wird in Schritt S9' die tiefste in der aktuellen Nacht erreichte Temperatur gespeichert, damit diese als neuer Ausgangswert für die Berechnung der Ausgleichsgraden bei einer Wiederholung des Verfahrens zur Verfügung steht.
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Einer Weiterbildung des Verfahrens der 4 zufolge werden die gemessenen Minimaltemperaturen nicht unmittelbar abgespeichert, sondern vorher auf ein Referenzniveau, z. B. auf Meereshöhe umgerechnet. Einer solchen Umrechnung kann z. B. die Annahme zugrunde gelegt werden, dass die Temperatur mit steigender Höhe um 0,65 K/100 m abnimmt. Die für die Umrechnung benötigte Höhenangabe wird vom Navigationssystem 15 bezogen. Für die Prognose der Frostgefahr in Schritt S7 werden diese gespeicherten Werte wiederum umgerechnet auf die Höhe des aktuellen Standorts des Fahrzeugs. So ist eine realistische Prognose der Frostgefahr auch bei einem Fahrzeug möglich, das in einer Bergregion die Nächte auf unterschiedlich hoch gelegenen Stellplätzen zubringt.
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Selbstverständlich können die Verfahren der 2 und 4 auch miteinander kombiniert werden, z. B. indem die Prognose des Schritts S7 basierend auf einem gewichteten Mittelwert der anhand der Temperaturmessungen der Schritte S3, S6 abgeschätzten Minimaltemperatur und der extrapolierten Minimaltemperatur des Schritts S5' berechnet wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Sammelleitung
- 3
- Abgaskatalysator
- 4
- Abgasleitung
- 5
- Auspufftopf
- 6
- Vorratstank
- 7
- Versorgungsleitung
- 8
- Einspritzventil
- 9
- Pumpe
- 10
- Heizung
- 11
- Steuereinheit
- 12
- Ventil
- 13
- Bordcomputer
- 14
- Helligkeitssensor
- 15
- Navigationssystem
- 16
- Temperaturfühler
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010016654 A1 [0003]
