DE102012203190A1

DE102012203190A1 - Verfahren zur Plausibilisierung eines Tankpegelsensors in einem Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102012203190A1
Application number: DE201210203190
Authority: DE
Inventors: Thiago Jose Cysneiros Cavalcanti Soares; Cem Karaca; Wilhelm Dueck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2013-09-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Tankpegelsensors in einem Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs. Diese umfasst das Erfassen einer Amplitude (A) einer Schwapp-Bewegung einer Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank und/oder einer Anzahl von Schwapp-Ereignissen der Flüssigkeit mittels des Tankpegelsensors in einem Überwachungszeitraum (t_ü) welcher mit dem Beginn einer Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeugs beginnt, und nach Verstreichen eines definierten Zeitraums (t_ü2) nach Ende der Beschleunigungsphase endet. Es wird auf einen Fehler des Tankpegelsensors erkannt, wenn die Amplitude (A) einen Amplituden-Schwellenwert unterschreitet und/oder die Anzahl der Schwapp-Ereignisse einen Schwapp-Ereignis-Schwellenwert unterschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Plausibilisierung eines Tankpegelsensors in einem Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem Reduktionsmitteltank. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät ausgeführt wird.
Stand der Technik
Zum Betreiben von Brennkraftmaschinen, welche in Kraftfahrzeugen als Antrieb eingesetzt sind, können unterschiedliche Flüssigkeitstanks erforderlich sein, deren Tankpegel zu bestimmen ist. So kommen beispielsweise zum Reinigen von Abgasen von Diesel-Verbrennungsmotoren Entstickungsanlagen zum Einsatz, die mittels wenigstens eines Katalysators die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden zu molekularem Stickstoff und Wasser bewirken. Diese Methode benötigt Ammoniak als Reduktionsmittel, welches im Abgasrohr beispielsweise durch das Einspritzen einer wässrigen Harnstofflösung (Harnstoffwasserlösung; HWL) freigesetzt wird, welche kommerziell unter dem Markennamen AdBlue^® erhältlich ist. Die wässrige Harnstofflösung wird im Kraftfahrzeug in einem Flüssigkeitstank mitgeführt. Aufgrund von Gesetzgebungen in verschiedenen Ländern ist es erforderlich, den Reduktionsmittelvorrat in diesem Flüssigkeitstank möglichst genau zu bestimmen. Dazu kommen Tankpegelsensoren zum Einsatz, die auf verschiedenen Funktionsprinzipien beruhen können, wie beispielsweise auf der Ultraschallmessung. Weiterhin kann der Tankpegel in einem Flüssigkeitstank mit einem potentiometrischen oder digitalen Tankpegelsensor erfasst werden. Bei einem digitalen Tankpegelsensor sind bei unterschiedlichen Pegeln einzelne Sensorelemente angeordnet, die ein digitales Tankpegelsignal bereitstellen, welches anzeigt, dass der Tankpegel zumindest bis zu dem betreffenden Sensorelement reicht.
Da Tankpegelsensoren mit Fehlern behaftet sein können, ist eine dynamische Plausibilisierung eines solchen Tankpegelsensors wünschenswert oder sogar von der Abgasgesetzgebung gefordert, um eine falsche Ermittlung der in einem Flüssigkeitstank verbliebenen Flüssigkeitsmenge zu vermeiden.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilisierung eines Tankpegelsensors in einem Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs, insbesondere in einem Reduktionsmitteltank, umfasst das Erfassen einer Amplitude einer Schwapp-Bewegung der Flüssigkeit im Flüssigkeitstank und/oder einer Anzahl von Schwapp-Ereignissen mittels eines kontinuierlich oder digital messenden Tankpegelsensors in einem Überwachungszeitraum, welcher mit dem Beginn einer Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeugs beginnt und nach Verstreichen eines definierten Zeitraums nach Ende der Beschleunigungsphase endet. Es wird auf einen Fehler des Tankpegelsensors erkannt, wenn die Amplitude einen Amplituden-Schwellenwert unterschreitet und/oder die Anzahl der Schwapp-Ereignisse einen Schwapp-Ereignis-Schwellenwert unterschreitet.
Aufgrund der Fahrzeugdynamik kommt es in dem Flüssigkeitstank zu Schwapp-Bewegungen der Flüssigkeit. Ein wesentliches Schwappen beginnt bei starken Beschleunigungen, welche beispielsweise aufgrund von Kurven, Beschleunigungs- und Bremsvorgängen auftreten. Die Information über die Beschleunigung kann beispielsweise aus in dem Fahrzeug verbauten Sensoren bezogen werden. Bevorzugt wird die Summe der beiden in einem Kraftfahrzeug auftretenden Beschleunigungen entlang dessen Längs- und Querachse im erfindungsgemäßen Verfahren berücksichtigt. Wenn das Kraftfahrzeug allerdings nicht über einen Querbeschleunigungssensor verfügt, dann wird nur die Längsbeschleunigung verwendet. Hierdurch verringert sich die Häufigkeit des Auftretens von Überwachungszeiträumen. Auf den Beginn der Beschleunigungsphase wird insbesondere erkannt, wenn die Beschleunigung des Kraftfahrzeugs einen ersten Beschleunigungs-Schwellenwert überschreitet und auf das Ende der Beschleunigungsphase wird insbesondere erkannt, wenn die positive beziehungsweise negative Beschleunigung des Kraftfahrzeugs einen zweiten Beschleunigungs-Schwellenwert unterschreitet. Der erste Beschleunigungs-Schwellenwert kann größer als der zweite Beschleunigungs-Schwellenwert sein oder er kann gleich dem zweiten Beschleunigungs-Schwellenwert sein.
Ein Schwappen aufgrund einer Beschleunigung setzt sich noch für einen Zeitraum nach Ende der Beschleunig fort, weshalb der Überwachungszeitraum erfindungsgemäß um eine zusätzliche Überwachungszeit über das Ende der Beschleunigungsphase hinaus verlängert wird. Diese zusätzliche Überwachungszeit kann erfindungsgemäß allerdings auch Null betragen.
Die Amplitude der Schwapp-Bewegung kann erfindungsgemäß als Differenz zwischen dem minimal erreichten Signalpegel des Füllstandsensors und dem maximal erreichten Signalpegel des Füllstandsensors während des Überwachungszeitraums definiert werden. Alternativ kann die Amplitude der Schwapp-Bewegung als Differenz zwischen dem minimal erreichten Signalpegel des Tankpegelsensors während des Überwachungszeitraums und dem Signalpegel des Tankpegelsensors unmittelbar vor Beginn des Überwachungszeitraums definiert werden.
Weiterhin ist es möglich, die Amplitude der Schwapp-Bewegung als Differenz zwischen dem minimal/maximal erreichten Signalpegel des Tankpegelsensors während des Überwachungszeitraums und dem Signalpegel des Tankpegelsensors unmittelbar vor Beginn des Überwachungszeitraums zu definieren.
Ein Schwapp-Ereignis kann als eine minimale applizierbare Signalpegeländerung innerhalb eines applizierbaren Messzeitraums definiert werden. Beispielsweise kann als Messzeitraum der Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Messsignalen des Tankpegelsensors gewählt werden.
Eine besonders zuverlässige Plausibilisierung des Tankpegelsensors wird erfindungsgemäß erreicht, wenn sowohl die Amplitude der Schwapp-Bewegung, als auch die Anzahl der Schwapp-Ereignisse erfasst werden.
Die Erkennung eines fehlerhaften Tankpegelsensors wird vorzugsweise zurückgesetzt, wenn bei einer weiteren Beschleunigung eine Amplitude erfasst wird, welche mindestens dem Amplituden-Schwellenwert entspricht und/oder eine Anzahl von Schwapp-Ereignissen erfasst wird, welche mindestens dem Schwapp-Ereignis-Schwellenwert entspricht.
Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorzugsweise unterbrochen, wenn der Signalpegel des Tankpegelsensors unmittelbar vor Beginn des Überwachungszeitraums einen Pegel-Schwellenwert unterschreitet. Dadurch wird sichergestellt, dass bei Durchführung des Verfahrens das Flüssigkeitsvolumen im Tank nicht zu gering ist, um eine Auswertung des Flüssigkeits-Schwappverhaltens zu ermöglichen. Weiterhin ist es deshalb bevorzugt, dass die Durchführung des Verfahrens unterbrochen wird, wenn die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank zumindest teilweise gefroren ist.
Da alle für das erfindungsgemäße Verfahren benötigten Eingangsdaten aus den Signalen eines bekannten Tankpegelsensors und bekannter Beschleunigungssensoren entnommen werden können, ist es möglich, es mittels des erfindungsgemäßen Computerprogramms, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, in einem vorhandenen Kraftfahrzeug zu implementieren. Hierzu ermöglicht das Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Die einzige Figur zeigt die zeitliche Änderung einer Fahrzeugbeschleunigung und eines Signalpegels eines Tankpegelsensors in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Ausführungsbeispiel der Erfindung
In einer Ausführungsform der Erfindung dient das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilisierung eines kontinuierlichen oder digitalen Tankpegelsensors, welcher vorzugsweise in einem Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist Im Flüssigkeitstank ist beispielsweise eine Reduktionsmittel, insbesondere eine Harnstoffwasserlösung gelagert.
Das Verfahren umfasst das Erfassen der Amplitude A der Schwapp-Bewegung der Flüssigkeit in einem Überwachungszeitraum t_ü. Die Amplitude A der Schwapp-Bewegung ist als Differenz zwischen dem minimal erreichten Signalpegel F_min des Tankpegelsensors und dem maximal erreichten Signalpegel F_max des Tankpegelsensors während des Überwachungszeitraums t_ü definiert.
Der Überwachungszeitraum t_ü beginnt, wenn die Beschleunigung a des Kraftfahrzeugs einen ersten Beschleunigungs-Schwellenwert a₁ von 1,5 m/s² überschreitet und endet 5,5 s nachdem die Beschleunigung a einen zweiten Beschleunigungs-Schwellenwert a₂ von 1,0 m/s² unterschreitet. Er setzt sich aus der Dauer t_ü1 der Beschleunigungsphase zwischen dem Überschreiten des ersten Beschleunigungs-Schwellenwerts a₁ und dem Unterschreiten des zweiten Beschleunigungs-Schwellenwert a₂ und der Dauer t_ü2 = 5,5 s eine zusätzlichen Überwachungszeit zusammen. Ein beispielhafter zeitlicher Verlauf der Beschleunigung a und des Signalpegels F des Tankpegelsensors, welches beispielsweise in Millimeter gemessener Füllhöhe des Tankinhalts ausgegeben wird, ist in 1 dargestellt.
Wie bereits eingangs erwähnt, kann es sich bei dem Tankpegelsensors um einen kontinuierlich messenden Tankpegelsensor, beispielsweise einen potentiometrischen Tankpegelsensor handeln. Alternativ kann ein digitaler Tankpegelsensor vorgesehen sein, welcher mehrere, beispielsweise als Pins ausgebildete Sensorelemente aufweist, die über die Höhe des Flüssigkeitstanks verteilt angeordnet sind. Die einzelnen Sensorelemente stellen ein digitales Tankpegessignal bereit, sobald ein Kontakt mit der im Flüssigkeitstank gelagerten Flüssigkeit stattfindet.
Es wird auf einen Fehler des Tankpegelsensors erkannt, wenn die Amplitude A einen Amplituden-Schwellenwert unterschreitet. Die Erkennung des fehlerhaften Tankpegelsensors wird zurückgesetzt, wenn bei einer weiteren Beschleunigung des Kraftfahrzeugs eine Amplitude A erfasst wird, welche mindestens dem Amplituden-Schwellenwert entspricht.

Claims

Verfahren zur Plausibilisierung eines Tankpegelsensors in einem Flüssigkeitstank eines Kraftfahrzeugs, umfassend – Erfassen a) einer Amplitude A einer Schwapp-Bewegung einer Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank und/oder b) einer Anzahl von Schwapp-Ereignissen der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank mittels des Tankpegelsensors in einem Überwachungszeitraum (t_ü), welcher mit dem Beginn einer Beschleunigungsphase des Kraftfahrzeugs beginnt und nach Verstreichen eines definierten Zeitraums (t_ü2) nach Ende der Beschleunigungsphase endet, und – Erkennen auf einen Fehler des Tankpegelsensors, wenn die Amplitude (A) einen Amplituden-Schwellenwert unterschreitet und/oder die Anzahl der Schwapp-Ereignisse einen Schwapp-Ereignis-Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennung des fehlerhaften Tankpegelsensors zurückgesetzt wird, wenn bei einer weiteren Beschleunigung eine Amplitude A erfasst wird, welche mindestens dem Amplituden-Schwellenwert entspricht und/oder eine Anzahl von Schwapp-Ereignissen erfasst wird, welche mindestens dem Schwapp-Ereignis-Schwellenwert entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Beginn einer Beschleunigungsphase erkannt wird, wenn die Beschleunigung (a) des Kraftfahrzeugs einen ersten Beschleunigungs-Schwellenwert (a₁) überschreitet und auf das Ende der Beschleunigungsphase erkannt wird, wenn die Beschleunigung a des Kraftfahrzeugs einen zweiten Beschleunigungs-Schwellenwert (a₂) unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude A der Schwapp-Bewegung als Differenz zwischen dem minimal erreichten Signalpegel (F_min) des Tankpegelsensors und dem maximal erreichten Signalpegel (F_max) des Tankpegelsensors während des Überwachungszeitraums (t_ü) definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude A der Schwapp-Bewegung als Differenz zwischen dem minimal erreichten Signalpegel (F_min) des Tankpegelsensors während des Überwachungszeitraums t_ü und dem Signalpegel (F) des Tankpegelsensors unmittelbar vor Beginn des Überwachungszeitraums (t_ü) definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude A der Schwapp-Bewegung als Differenz zwischen dem maximal erreichten Signalpegel (F_max) des Tankpegelsensors während des Überwachungszeitraums und dem Signalpegel (F) des Tankpegelsensors unmittelbar vor Beginn des Überwachungszeitraums (t_ü) definiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Verfahrens unterbrochen wird, wenn der Signalpegel (F) des Tankpegelsensors unmittelbar vor Beginn des Überwachungszeitraums einen Füllstands-Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchführung des Verfahrens unterbrochen wird, wenn die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitstank zumindest teilweise gefroren ist.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät ausgeführt wird.