DE102012207823A1

DE102012207823A1 - Harnstoffinjektordiagnose unter verwenden von spektralanalyse für ein scr-nox-reduktionssystem

Info

Publication number: DE102012207823A1
Application number: DE102012207823A
Authority: DE
Inventors: Yue-Yun Wang; Stephen Paul Levijoki
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-05-12
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2012-11-15
Anticipated expiration: 2032-05-11
Also published as: US20120286063A1; DE102012207823B4

Abstract

Ein Verfahren zum Anzeigen eines Injektorfehlers in einem Harnstoffdosiermodul in einem Nachbehandlungssystem umfasst das Überwachen eines Steuerbefehls für das Harnstoffdosiermodul, das Ermitteln einer Tragefrequenz für den Steuerbefehl, das Überwachen eines Zufuhrleitungsdrucks für die Zufuhrleitung, das Bewerten des Zufuhrleitungsdrucks bei der Tragefrequenz und das Anzeigen des Injektorfehlers beruhend auf dem Bewerten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung betrifft die Steuerung einer Nachbehandlung von NOx-Emissionen in Brennkraftmaschinen.
HINTERGRUND
Die Darlegungen in diesem Abschnitt sehen lediglich Hintergrundinformationen bezüglich der vorliegenden Offenbarung dar und stellen eventuell nicht den Stand der Technik dar.
Die Schadstoffbegrenzung ist ein Faktor bei der Konstruktion und Steuerung von Brennkraftmaschinen. Eine bestimmte Emission, NOx, ist ein bekanntes Verbrennungsnebenprodukt. NOx wird durch in der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen vorhandene Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle, die sich bei den hohen Verbrennungstemperaturen trennen, erzeugt, und Raten der NOx-Erzeugung umfassen bekannte Beziehungen zu dem Verbrennungsprozess, wobei zum Beispiel höhere Raten der NOx-Erzeugung mit höheren Verbrennungstemperaturen und einem längeren Einwirken der höheren Temperaturen auf Luftmoleküle einhergehen.
NOx-Moleküle können, sobald sie in dem Brennraum erzeugt werden, in beispielhaften Vorrichtungen, die aus dem Stand der Technik innerhalb der breiteren Kategorie von Nachbehandlungsvorrichtungen bekannt sind, zurück in Stickstoff- und Sauerstoffmoleküle umgewandelt werden. Es sind zum Beispiel Nachbehandlungsvorrichtungen bekannt, die chemische Reaktionen nutzen, um eine Abgasströmung zu behandeln. Eine beispielhafte Vorrichtung umfasst eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR, kurz vom engl. Selective Catalytic Reduktion). Eine SCR nutzt ein Reduktionsmittel, das mit NOx regieren kann, um das NOx zu behandeln. Ein beispielhaftes Reduktionsmittel ist Ammoniak, das aus Harnstoffeinspritzung gewonnen wird. Aus dem Stand der Technik sind eine Anzahl von alternativen Reduktionsmitteln bekannt. An einem Katalysatorbett in der SCR gespeichertes Ammoniak reagiert mit NOx, vorzugsweise NO₂, und erzeugt vorteilhafte Reaktionen, um das NOx zu behandeln. Es ist bekannt, bei Dieselanwendungen einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) stromaufwärts der SCR zu betreiben, um, bevorzugt zu einer Behandlung in der SCR, NO zu NO₂ umzuwandeln.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Verfahren zum Anzeigen eines Injektorfehlers in einem Harnstoffdosiermodul in einem Nachbehandlungssystem umfasst das Überwachen eines Steuerbefehls für das Harnstoffdosiermodul, das Ermitteln einer Tragefrequenz für den Steuerbefehl, das Überwachen eines Zufuhrleitungsdrucks für die Zufuhrleitung, das Bewerten des Zufuhrleitungsdrucks bei der Tragefrequenz und das Anzeigen des Injektorfehlers beruhend auf dem Bewerten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Nun werden beispielhaft ein oder mehrere Ausführungsformen unter Bezug auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:
1 schematisch ein beispielhaftes Nachbehandlungssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 ein beispielhaftes Harnstoffzufuhrsystem eines beispielhaften Nachbehandlungssystems, das repräsentative Befehlssignale umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
3 einen beispielhaften Steuerbefehl zu einem Harnstoffdosiermodul, der einen PWM-Arbeitszyklus umfasst, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
4 einen Steuerbefehl und eine Schätzung einer sich ergebenden Harnstoffeinspritzung beruhend auf dem Steuerbefehl mit einem stetigen Druck in einer zugehörigen Zufuhrleitung bei einem vorbestimmten Druck gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
5 einen Steuerbefehl als eine Reihe von Signalen, die zwischen null und positiven Werten wechseln, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
6 eine Spektralanalyse des PWM-Arbeitszyklussignals von 5 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
7 einen durch einen Betriebszeitraum eines Harnstoffdosiermoduls gemessenen Zufuhrleitungsdruck gemäß einem PWM-Zyklus gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
8 eine Spektralanalyse des Zufuhrleitungsdrucks von 7 gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
9 eine Spektralanalyse eines anderen PWM-Arbeitszyklussignals gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
10 eine Spektralanalyse eines Zufuhrleitungsdrucks entsprechend dem Betrieb des Systems gemäß dem anderen Arbeitszyklus, auf den in 9 Bezug genommen wird, gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht; und
11 einen beispielhaften Prozess gemäß der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte nur dem Zweck des Veranschaulichens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht dem Zweck des Beschränkens derselben dient, veranschaulicht 1 ein beispielhaftes Nachbehandlungssystem 200. Das Nachbehandlungssystem 200 umfasst einen DOC 210, eine SCR 220, einen stromaufwärts befindlichen NOx-Sensor 230, einen stromabwärts befindlichen NOx-Sensor 240, einen Temperatursensor 250 und ein Harnstoffdosiermodul 260. Eine aus einer stromaufwärts befindlichen Brennkraftmaschine stammende Abgasströmung 202 dringt in das Nachbehandlungssystem 200 ein. Der DOC 210 führt bei der Nachbehandlung der Abgasströmung eine Anzahl von katalytischen Funktionen aus. Eine der Funktionen des DOC 210 ist das Umwandeln von NO, einer Form von NOx, die in einer SCR nicht ohne weiteres behandelt wird, zu NO₂, einer Form von NOx, die in einer SCR leichter behandelt wird. Die SCR 220 nutzt Harnstoff als Reaktionsmittel, um NOx in andere, erwünschtere Moleküle umzuwandeln. Der stromaufwärts befindliche NOx-Sensor 230 detektiert und quantifiziert NOx in der Abgasströmung, die in das Nachbehandlungssystem 200 eindringt. Der stromaufwärts befindliche NOx-Sensor 230 quantifiziert NOx, das in das Nachbehandlungssystem eindringt. In das System eindringendes NOx kann zur Verwendung beim Bewerten des Umwandlungswirkungsgrads in einer SCR durch ein anderes Mittel, zum Beispiel durch einen sich zwischen dem DOC 210 und der SCR 200 befindlichen NOx-Sensor oder durch einen virtuellen NOx-Sensor, der Brennkraftmaschinenleistung und Bedingungen in der Abgasströmung modelliert, quantifiziert werden, um das Vorhandensein eines in das Nachbehandlungssystem eindringenden NOx zu schätzen. Gemäß der beispielhaften Ausführungsform kann ein Sensoreingang, der auf ein Eindringen von NOx in das Nachbehandlungssystem hinweist, überwacht werden. Oder es kann abhängig von der Platzierung des stromaufwärts befindlichen Sensors ein Sensoreingang, der auf in einen Teil des Nachbehandlungssystems eindringenden NOx-Gehalt hinweist, überwacht werden. Die SCR 220 nutzt aus eingespritztem Harnstoff gewonnenes Ammoniak, um NOx durch aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren in erwünschtere Moleküle umzuwandeln. Der Temperatursensor 250 ist in dem Nachbehandlungssystem 200 in einem Bereich zum Erfassen von Abgasströmungstemperaturen angeordnet. Das Harnstoffdosiermodul 260 befindet sich an einer Position stromaufwärts des SCR 220. Der Harnstoff kann direkt in die in die SCR eindringende Abgasströmung gespritzt werden. Eine Mischervorrichtung 270 kann genutzt werden, um den Harnstoffsprühstrahl aufzunehmen. Das Harnstoffdosiermodul 260 spritzt Harnstoff auf die Mischervorrichtung 270 ein, und dann wird der Harnstoff von der Abgasströmung in einer im Wesentlichen gleichmäßigen Verteilung auf die Katalysatoroberflächen auf der Innenseite der SCR 220 befördert. Der stromaufwärts befindliche NOx-Sensor 240 detektiert und quantifiziert NOx in der Abgasströmung, die aus dem Nachbehandlungssystem 200 austritt. NOx-Sensoren können querempfindlich auf Ammoniak sein. Verfahren zum Unterscheiden von Sensormesswerten zwischen NOx, Ammoniak und einer Mischung der beiden sind bekannt, um einen Betrieb der SCR-Vorrichtung korrekt zu diagnostizieren. Bekannt ist ein Verfahren zum Nutzen eines Messwerts des in das Nachbehandlungssystem eindringenden NOx und eines Messwerts des aus dem Nachbehandlungssystem austretenden NOx, um den Umwandlungswirkungsgrad des NOx in die erwünschteren Moleküle in den Nachbehandlungsvorrichtungen zu ermitteln.
2 veranschaulicht ein beispielhaftes Harnstoffzufuhrsystem 300 des beispielhaften Nachbehandlungssystems 200 mit repräsentativen Befehlssignalen. Das Harnstoffzufuhrsystem 300 umfasst einen Speichertank 280, eine Pumpe 305 und ein Dosiermodul 260, die durch die Zufuhrleitung 290 miteinander verbunden sind. Der Speichertank 280 ist so in dem Fahrzeug positioniert, dass zum Nachfüllen Zugang zu dem Speichertank 280 vorgesehen wird. Die Pumpe 305 kann sich entweder innen in oder außen an dem Speichertank 280 befinden. Die Pumpe 305 umfasst einen Motor 310 oder einen alternativen Antrieb, um eine Pumpenkurbelwelle 315 in Drehung zu versetzen. Die Kurbellwelle 315 ist mit einem Pumpenkolben 320 verbunden und wandelt Drehbewegung des Motors 310 in lineare Bewegung an dem Kolben 320 um und wechselt zwischen einen Einlass- und Auslasstakt. Die Pumpe 305 umfasst auch Einspritzventile 325 und 330 zum Steuern des Strömens von Harnstoff von dem Tank 280 zu der Zufuhrleitung 290 und zum Erzeugen von Druck darin. Der Einlasstakt erfolgt, wenn der Kolben 320 weg von den Ventilen 325, 330 und hin zu der Kurbelwelle 315 bewegt wird. Der Auslasstakt erfolgt, wenn der Kolben 320 hin zu den Ventilen 325, 330 und weg von der Kurbelwelle 315 bewegt wird. Die Beschreibung der Pumpe 305 veranschaulicht eine Ausführungsform, doch soll die Offenbarung nicht darauf beschränkt sein. Die Pumpe 305 kann zum Beispiel zum Steuern des Drucks in der Zufuhrleitung 290 eines der Einlassventile 325, 330 und nicht das andere aufweisen.
Die Pumpe 305 ist zum Steuern des Betriebs der Pumpe 305 mit dem Steuermodul 205 funktionell verbunden. Das Steuermodul 205 steuert die Pumpe 305 durch ein Pulsweitenmodulation(PWM)-Arbeitszyklussignal 355. Das Steuermodul 205 erhält die Temperaturangaben 390 entweder bereitgestellt von einem in dem Speichertank 280 befindlichen Temperatursensor 340 oder berechnet aus bekannten Atmosphärenbedingungen. Analog empfängt das Steuermodul 205 Umgebungsdruck 360 entweder von einem sich vor dem Ventil 325 befindlichen Einlassdrucksensor 362, einem entfernt angeordneten Umgebungsdrucksensor oder berechnet aus bekannten Atmosphärenbedingungen. Der erwünschte Leitungsdruck 365 kann als Sollwert ermittelt werden. Das Steuermodul 205 empfängt Druckrückmeldungsangaben 375 von einem Drucksensor 335 stromabwärts des Ventils 330 und steuert das Harnstoffdosiermodul 260 durch Steuern der Verdrängung eines Stifts, der sich in der Öffnung befindet, durch den Steuerbefehl 350. Das Steuermodul 205 kann einen Druck 385 der Abgasströmung 202 in dem Nachbehandlungssystem 200 entweder durch Berechnung oder als direkte Drucksensorangaben von dem Drucksensor 345, der sich in dem Nachbehandlungssystem 200 oder anderswo in der Abgasanlage befindet, ermitteln.
Während des Betriebs arbeitet die Brennkraftmaschine und erzeugt Abgas, das einer Behandlung in dem Nachbehandlungssystem 200 bedarf. Das Steuermodul 205 überwacht Informationen bezüglich des Betriebs der Brennkraftmaschine und ermittelt, wie viel Harnstoff in das Nachbehandlungssystem 200 eingespritzt werden muss (d. h. eine Harnstoffsolleinspritzung). Das Steuermodul 205 überwacht die Temperatur 390 des Harnstoffs in dem Tank 208 und den Umgebungsdruck 360 und ermittelt das erforderliche PWM-Arbeitszyklussignal 335 der Pumpe, um in der Zufuhrleitung 290 einen vorbestimmten Druck 370 zu erzeugen. Das Steuermodul 205 kann zusätzlich oder alternativ eine Regelung umfassen, um beruhend auf der Druckrückmeldung 375 den vorbestimmten Druck 370 in der Zufuhrleitung 290 zu erzeugen. Gemäß einer Ausführungsform kann der vorbestimmte Druck 370 auf 5 bar oder 5.000 mbar gesetzt werden. Das Steuermodul 205 erzeugt den Steuerbefehl 350, der das Harnstoffdosiermodul 260 so betreibt, dass der druckbeaufschlagte Harnstoff in der Zufuhrleitung 290 die Harnstoffsolleinspritzung liefert.
Die SCR-Vorrichtung umfasst mit einem Katalysator beschichtete Oberflächen, und eine geeignete Menge von Harnstoff bei Vorhandensein der Abgasströmung in einem korrekten Temperaturbereich ermöglicht die Behandlung der Abgasströmung. Wenn der SCR-Katalysator beschädigt oder degradiert ist, wird die SCR-Funktion nachteilig beeinflusst. Wenn die Einspritzung Verunreinigungen umfasst oder keinen Harnstoff umfasst, wird die SCR-Funktion nachteilig beeinflusst. Wenn der Injektor nicht korrekt arbeitet oder ein Injektorfehler auftritt, dann wird die SCR-Funktion nachteilig beeinflusst. Ein Injektorfehler kann durch eine Reihe von Faktoren hervorgerufen werden, darunter ein verstopfter Injektor, eine Störung einer das Dosiermodul betätigenden Aktuatorvorrichtung oder ein Scheitern des Steuerbefehls 350, das Dosiermodul zu erreichen.
Eine Harnstoffeinspritzung durch das Harnstoffdosiermodul 260 wird im Laufe der Zeit durchgeführt, um Harnstoff nachzufüllen, wenn er durch den Behandlungsprozess aufgebraucht wird. Gemäß einem durch ein Solenoid aktivierten Harnstoffdosiermodul 260, bei dem das Solenoid die Einspritzung zu einer bekannten Einspritzeinstellung aktiviert, und gemäß einem Betrieb des Harnstoffs in der Zufuhrleitung 290 bei einem vorbestimmten Druck führt eine Aktivierung des Harnstoffdosiermoduls 260 zu einer Einspritzung von Harnstoff bei einem vorhersehbaren oder schätzbaren Durchsatz. Ein beispielhaftes Verfahren zum Einspritzen von Harnstoff umfasst das Betreiben des Harnstoffdosiermoduls mit einem Steuerbefehl, der einen PWM-Arbeitszyklus umfasst, der kalibriert ist, um eine Sollmenge an Harnstoff pro Zeiteinheit zuzuführen. Ein Betrieb gemäß einem PWM-Arbeitszyklus kann einen periodischen Einschalt- und Abschaltbetrieb umfassen. Dieser periodische Betrieb kann durch eine Tragefrequenz dargestellt werden.
Vor der Aktivierung des Harnstoffdosiermoduls 260 kann der Harnstoff in der Zufuhrleitung 290 einen stationären Zustand bei dem vorbestimmten Druck erreichen. Bei Aktivierung des Harnstoffdosiermoduls 260 lässt die Freisetzung von Harnstoff durch das Harnstoffdosiermodul 260 den Druck in der Zufuhrleitung 290 nahe dem Dosiermodul fallen. Ferner führt die Freisetzung von Harnstoff zu einer Störung des Harnstoff in der Zufuhrleitung 290, der sich durch die Zufuhrleitung 290 fortbewegt. Beruhend auf einem periodischen Betrieb des Harnstoffdosiermoduls 260 bei der Tragefrequenz wird die sich ergebende Störung erzeugt und durch die Zufuhrleitung 290 bei der Tragefrequenz ausgebreitet. Unter bestimmten Bedingungen kann die Störung durch Überwachen der Änderung des Zufuhrleitungsdrucks der Zufuhrleitung 290 analysiert werden. Wenn sich der Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz ändert, kann eine Ermittlung vorgenommen werden, dass das Harnstoffdosiermodul ordnungsgemäß arbeitet oder dass kein Injektorfehler vorliegt. Wenn sich unter den korrekten Bedingungen der bei der Tragefrequenz nicht ändert, kann eine Ermittlung vorgenommen werden, dass das Harnstoffdosiermodul nicht korrekt arbeitet oder dass ein Injektorfehler vorliegt.
Ermitteln der Tragefrequenz des Steuerbefehls und Ermitteln, ob sich der Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz ändert. Gemäß einer Ausführungsform kann ein Signal im Zeitbereich analysiert werden. Durch Analysieren des Verhaltens des Signals durch einen Zeitraum kann eine Periode der Wiederholung des Signals ermittelt werden. Die Frequenz ist ein Kehrwert der Periode eines Signals. Ein Verfahren zum Ermitteln der Periode eines Signals ist das Herausgreifen eines wiederkehrenden Punkts einer Wellenform und das Verwenden dieses Punkts an jeder sich wiederholenden Welle, um die Zeit zwischen jedem Punkt zu messen. Ein beispielhafter Punkt zum Messen einer Wellenform an ist jeder Zeitpunkt, zu dem das Signal durch einen Pegel halb zwischen dem Signalminimum und dem Signalmaximum steigt. Wenn sich ein Signal bei stabilen Minimal- und Maximalwerten in etwa im stationären Zustand befindet, kann ein fester Wert, der den Pegel halb zwischen dem Signalminimum und dem Signalmaximum festlegt, verwendet werden. Wenn sich das Signal nicht im stationären Zustand befindet, können ein Minimal- und Maximalwert für jede Welle der Wellenform verwendet werden, um für jede Welle den Pegel halb zwischen dem Signalminimum und dem Signalmaximum zu ermitteln. Von einem Durchschnittsfachmann kann eine Reihe von Verfahren zum Messen einer Periode einer Wellenform in einem Zeitbereich genutzt werden, und die Offenbarung soll nicht auf die hierin vorgesehenen bestimmten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Signal im Frequenzbereich analysiert werden. Die Spektralanalyse ist ein Analyseverfahren, das zum Analysieren einer Frequenzreaktion eines Systems im Frequenzbereich verwendet wird. Durch Anwenden der Spektralanalyse bei Signalen von dem Drucksensor 335 in der Zufuhrleitung 290 kann eine Ermittlung vorgenommen werden, ob sich der Zufuhrleitungsdruck in der Zufuhrleitung 290 bei der Tragefrequenz ändert. Ein beispielhaftes Verfahren der Spektralanalyse nutzt eine schnelle Fouriertransformation, um das Signal durch einen Bereich von Frequenzen zu analysieren. Bei Analysieren eines Zufuhrleitungsdrucks, wobei eine Tragefrequenz für den Steuerbefehl bereits bekannt ist, kann eine schnelle Punkt-Fouriertransformation genutzt werden, um den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz zu analysieren. Schnelle Fouriertransformationen und schnelle Punkt-Fouriertransformationen sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden hierin nicht näher erläutert.
3 veranschaulicht einen beispielhaften Steuerbefehl zu einem Harnstoffdosiermodul, der einen PWM-Arbeitszyklus umfasst. Die x-Achse stellt eine Zeit in Sekunden dar. Die y-Achse stellt einen Prozentsatz dar, auf den das Harnstoffeinspritzmodul aktiviert ist. Die graphische Darstellung veranschaulicht das Öffnen und Schließen des Ventils des Harnstoffeinspritzmoduls gemäß dem PWM-Arbeitszyklus. Der PWM-Arbeitszyklus kann Einspritzvorgänge umfassen, die bei regelmäßigen oder in etwa regelmäßigen Intervallen zeitlich festgelegt sind, für die eine Periode des Signals während der regelmäßigen Invervalle ermittelt oder geschätzt werden kann.
4 veranschaulicht einen Steuerbefehl und eine Schätzung einer sich ergebenden Harnstoffeinspritzung beruhend auf dem Steuerbefehl mit einem stetigen Druck in einer zugehörigen Zufuhrleitung bei einem vorbestimmten Druck. Die x-Achse stellt eine Zeit in Sekunden dar. Die y-Achse stellt eine Harnstoffeinspritzung in mg/Sekunde dar. Der durchgehende Verlauf stellt einen Harnstoffeinspritzbefehl für eine Harnstoffsolleinspritzung dar, und die gestrichelte Linie stellt eine geschätzte Harnstoffeinspritzung beruhend auf einem Leitungsdruck, der bei einem vorbestimmten Druck eingestellt ist, ohne Störung dar. Ohne Störung folgt die geschätzte Harnstoffeinspritzung eng dem Harnstoffeinspritzbefehl.
5 veranschaulicht einen Steuerbefehl als Reihe von Signalen, die zwischen null und positiven Werten wechseln. Die x-Achse stellt eine Zeit in Sekunden dar. Die y-Achse stellt einen Prozentsatz dar, auf den das Harnstoffeinspritzmodul aktiviert ist. Die Wellenform veranschaulicht in großem Detail ein beispielhaftes PWM-Arbeitszyklussignal, das durch einen Zeitraum als periodisches positives Signal geprüft wird. Die veranschaulichte Wellenform kann gemessen werden, um eine Periode von knapp unter einem Drittel einer Sekunde oder eine Frequenz von knapp über 3 Hz auszudrücken.
6 veranschaulicht eine Spektralanalyse des PWM-Arbeitszyklussignals von 5. Die x-Achse stellt Frequenzen in Hz dar. Die y-Achse stellt eine Größenordnung des Signals dar, die bei einer bestimmten Frequenz variierend ermittelt wird. Entsprechend der Wiederholung oder der Frequenz der positiven Werte des PWM-Arbeitszyklussignals veranschaulicht 6 entsprechend dem Signal von 5 eine Spitze bei einer Frequenz von knapp über 3 Hz. Ferner wird resultierend aus einem bestimmten Analyseverfahren eine zweite Spitze bei einer Frequenz, die das Zweifache der ersten Spitze ist, dargestellt. Wenn mehrere Spitzen festgestellt werden, kann die Spitze der niedrigsten Frequenz gewählt werden, um die Tragefrequenz des analysierten Signals auszudrücken.
Das Feststellen einer Spitze kann gemäß einer Anzahl von aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren durchgeführt werden. Zum Ermitteln einer Spitze kann ein kalibrierter Schwellenwert genutzt werden. In 6 kann zum Beispiel ein Größenordnungswert von 3.000 gewählt werden, wobei jeder Wert, der größer als der kalibrierte Schwellenwert ist, als Spitze ausgemacht werden kann. Eine Spitze kann alternativ durch Vergleich mit Punkten bei benachbarten Frequenzen ausgemacht werden. Ein inkrementeller Frequenzwert oder ein Inkrement weg von der Tragefrequenz, der/das eine Spitze von einem Wert nahe Null unterscheiden kann, kann gewählt oder kalibriert werden. Ein Größenordnungswert bei einer ersten Frequenz, der Tragefrequenz, kann durch einen Größenordnungswert bei einer zweiten Frequenz, der um das Inkrement über oder unter der ersten Frequenz liegt, dividiert werden und Vergleichen des sich ergebenden Größenordnungsverhältnisses mit einem Schwellenverhältnis. Wenn das Größenordnungsverhältnis größer als das Schwellenverhältnis ist, dann stellt die erste Frequenz eine Spitze dar.
7 veranschaulicht einen durch einen Betriebszeitraum eines Harnstoffdosiermoduls gemessenen Zufuhrleitungsdruck gemäß einem PWM-Arbeitszyklus. Die x-Achse stellt eine Zeit in Sekunden dar. Die y-Achse stellt den Zufuhrleitungsdruck in mbar dar. Es wird ein PWM-Arbeitszyklussignal ähnlich dem in 5 dargestellten Signal verwendet, um das System durch eine Zeitspanne von 100 Sekunden zu steuern. Das System umfasst einen vorbestimmten Druck von 5.000 mbar. Infolge des Betriebs des Harnstoffzufuhrmoduls bewirkt eine Störung in der Zufuhrleitung ein Variieren des Drucks.
8 veranschaulicht eine Spektralanalyse des Zufuhrleitungsdrucks von 7. Die x-Achse stellt Frequenzen in Hz dar. Die y-Achse stellt eine Größenordnung des Signals dar, die bei einer bestimmten Frequenz variierend ermittelt wird. Entsprechend der Frequenz der Änderungen des Zufuhrleitungsdrucks veranschaulicht 8 eine Spitze bei einer Frequenz von knapp über 3 Hz entsprechend dem Signal von 7. Diese Spitzenfrequenz zeigt eine Frequenz für das Fluid in der Zufuhrleitung an. Ein Vergleich der durch die Spitzen von 7 und 9 festgestellten Frequenzen kann verwendet werden, um zu ermitteln, dass der Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz variiert. Dieser Vergleich kann verwendet werden, um anzuzeigen, dass das zugehörige Harnstoffdosiermodul ordnungsgemäß arbeitet.
9 veranschaulicht eine Spektralanalyse eines anderen PWM-Arbeitszyklussignals. Die x-Achse stellt Frequenzen in Hz dar. Die y-Achse stellt eine Größenordnung des Signals dar, die bei einer bestimmten Frequenz variierend ermittelt wird. Die Spektralanalyse stellt bei einer Frequenz von in etwa 0,5 Hz eine Spitze fest. Die Tragefrequenz dieses Steuerbefehls kann als 0,5 Hz ausgedrückt werden.
10 veranschaulicht eine Spektralanalyse eines Zufuhrleitungsdrucks, der dem Betrieb des Systems gemäß dem Arbeitszyklus von 9 entspricht. Die x-Achse stellt Frequenzen in Hz dar. Die y-Achse stellt eine Größenordnung des Signals dar, die bei einer bestimmten Frequenz variierend ermittelt wird. 10 stellt in dem Bereich von 0,5 Hz keine Spitze fest. Ein Vergleich der Tragefrequenz, die durch die Spitze von 9 festgestellt wurde, und ein Fehlen einer entsprechenden Spitze in 10 kann verwendet werden, um festzustellen, dass der Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz nicht variiert. Dieser Vergleich kann verwendet werden, um anzuzeigen, dass das zugehörige Harnstoffdosiermodul nicht ordnungsgemäß arbeitet, oder um einen Injektorfehler anzuzeigen.
Eine Reihe von Bedingungen können eine einen Injektorfehler präzis anzeigende Analyse des Zufuhrleitungsdrucks beeinflussen. Zum Beispiel muss der vorbestimmte Druck der Zufuhrleitung einen Mindestdruck der Zufuhrleitung übersteigen, damit die Störung in der Zufuhrleitung durch die Zufuhrleitung ausgebreitet wird. Oberhalb eines Mindestdrucks der Zufuhrleitung ist der durchschnittliche Druck in der Zufuhrleitung ein fester Wert. Unterhalb eines Mindestdrucks der Zufuhrleitung umfasst der Druck in der Zufuhrleitung einen Druckabfall von der Pumpe zu dem Harnstoffdosiermodul. In der beispielhaften Konfiguration von 2 wurde ein beispielhafter Mindestdruck der Zufuhrleitung bei etwa 3.000 mbar ermittelt. Eine andere beispielhafte Bedingung, die eine einen Injektorfehler präzis anzeigende Analyse des Zufuhrleitungsdrucks beeinflussen kann, umfasst den Prozentsatz, auf den das Harnstoffeinspritzmodul aktiviert ist. Wenn der Prozentsatz, auf den das Harnstoffeinspritzmodul aktiviert ist, kleiner als ein Prozentsatzmindestschwellenwert ist, dann kann die von dem Harnstoffdosiermodul hervorgerufene Störung zu klein zum präzisen Messen mit dem Drucksensor sein. Andere Konfigurationen erfordern andere Prozentsatzmindestschwellenwerte. In der beispielhaften Konfiguration von 2 wurde ein beispielhafter Mindestprozentsatz zwischen 5% und 10% angezeigt.

11 veranschaulicht einen beispielhaften Prozess gemäß der vorliegenden Offenbarung. Tabelle 1 sieht einen Schlüssel für 11 vor. Tabelle 1

Block	Beschreibung
402	Einen Steuerbefehl für ein Harnstoffdosiermodul überwachen
404	Eine Tragefrequenz für den Steuerbefehl ermitteln
406	Einen Zufuhrleitungsdruck für eine mit dem Harnstoffdosiermodul verbundene Zufuhrleitung überwachen
408	Den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz bewerten
410	Anzeigen eines Injektorfehlers beruhend auf der Bewertung

Prozess 400 beginnt bei Block 402 durch Überwachen eines Steuerbefehls für das Harnstoffdosiermodul. Bei Block 404 nutzt der Prozess ein hierin offenbartes Verfahren, um eine Tragefrequenz für den Steuerbefehl zu ermitteln. Bei Block 406 überwacht der Prozess einen Zufuhrleitungsdruck für die Zufuhrleitung. Bei Block 408 nutzt der Prozess ein hierin offenbartes Verfahren, um zu bewerten, ob der Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz variiert. Bei Block 410 zeigt der Prozess beruhend auf der Bewertung einen Injektorfehler an. Es werden eine Reihe von Prozessen zum Nutzen der hierin offenbarten Verfahren erwogen, und die Offenbarung soll nicht auf die jeweiligen vorgesehenen bestimmten beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein.
Bei Anzeigen eines Injektorfehlers oder eines nicht ordnungsgemäß arbeitenden Harnstoffdosiermoduls können eine Reihe von Maßnahmen oder Abhilfen umgesetzt werden. Ein Warnhinweis kann erzeugt und dem Fahrer des Fahrzeugs angezeigt werden, kann in einem Diagnoseprotokoll zur Verwendung bei der Wartung des Fahrzeugs gespeichert werden oder in einem Schema für adaptive Steuerung genutzt werden. Ein Injektorfehler, der anzeigt, dass das Harnstoffdosiermodul wahrscheinlich ungenügend Harnstoff einspritzt, kann genutzt werden, um den PWM-Arbeitszyklus anzuheben, so dass ein verbleibendes Einspritzpotential den Injektorfehler ausgleichen kann. Wenn der Injektor verstopft ist, können eine Reihe von Pulsen mit hohem Prozentsatz oder 100% verwendet werden, um die Verstopfung möglicherweise zu beseitigen. Wenn die Verfahren hierin ein ordnungsgemäß arbeitendes Harnstoffdosiermodul anzeigen, muss keine Maßnahme ergriffen werden. In einer anderen Ausführungsform, bei der eine separate Anzeige vorgenommen wurde, dass eine SCR-Vorrichtung NOx in dem Abgasstrom nicht adäquat behandelt, kann ein Hinweis auf ein ordnungsgemäß arbeitendes Harnstoffdosiermodul genutzt werden, um eine Nicht-Injektor-Fehler-Diagnose einzuleiten oder durchzuführen, um eine Ursache für den Fehler der SCR-Vorrichtung zu ermitteln.
Die Offenbarung hat bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und Abwandlungen derselben beschrieben. Weitere Abwandlungen und Abänderungen können für Dritte bei Lesen und Verstehen der Beschreibung nahe liegen. Daher soll die Offenbarung nicht auf die bestimmte(n) Ausführungsform(en) beschränkt sein, die als die besten in Betracht gezogenen Ausführungsarten dieser Offenbarung offenbart ist/sind, sondern die Offenbarung soll alle Ausführungsformen umfassen, die in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche fallen.

Claims

Verfahren zum Anzeigen eines Injektorfehlers in einem Harnstoffdosiermodul in einem Nachbehandlungssystem, wobei das Verfahren umfasst: Überwachen eines Steuerbefehls für das Harnstoffdosiermodul; Ermitteln einer Tragefrequenz für den Steuerbefehl; Überwachen eines Zufuhrleitungsdrucks für die Zufuhrleitung; Bewerten des Zufuhrleitungsdrucks bei der Tragefrequenz; und Anzeigen des Injektorfehlers beruhend auf dem Bewerten.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bewerten des Zufuhrleitungsdrucks bei der Tragefrequenz umfasst: Nutzen von Spektralanalyse, um eine Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz zu ermitteln; und Vergleichen der Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz mit einer Schwellengrößenordnung; und wobei das Anzeigen des Injektorfehlers beruhend auf dem Bewerten das Anzeigen des Injektorfehlers darauf beruhend umfasst, dass die Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz kleiner als die Schwellengrößenordnung ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Nutzen der Spektralanalyse, um die Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz zu ermitteln, das Nutzen einer schnellen Fouriertransformation des Zufuhrleitungsdrucks über einem Bereich von Frequenzen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Nutzen der Spektralanalyse, um die Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz zu ermitteln, das Nutzen einer schnellen Punkt-Fouriertransformation des Zufuhrleitungsdrucks bei der Tragefrequenz umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bewerten des Zufuhrleitungsdrucks bei der Tragefrequenz umfasst: Nutzen von Spektralanalyse, um eine Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz zu ermitteln; Nutzen von Spektralanalyse, um eine Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei einem Inkrement weg von der Tragefrequenz zu ermitteln; Vergleichen der Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz mit der Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei dem Inkrement weg von der Tragefrequenz, und wobei das Anzeigen des Injektorfehlers beruhend auf dem Bewerten das Anzeigen des Injektorfehlers beruhend auf dem Dividieren der Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei der Tragefrequenz durch die Größenordnung für den Zufuhrleitungsdruck bei dem Inkrement weg von der Tragefrequenz und das Vergleichen eines Ergebnisses des Dividierens mit einem Schwellengrößenordnungsverhältnis umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Tragefrequenz für den Steuerbefehl umfasst: Ermitteln einer Periode des Steuerbefehls; und Ermitteln der Tragefrequenz als Kehrwert der Periode des Steuerbefehls.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Ermitteln der Tragefrequenz für den Steuerbefehl umfasst: Nutzen von Spektralanalyse des Steuerbefehls, um die Tragefrequenz zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Nutzen von Spektralanalyse des Steuerbefehls umfasst: Nutzen einer schnellen Fouriertransformation des Steuerbefehls durch eine Reihe von Frequenzen.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Nutzen von Spektralanalyse des Steuerbefehls, um die Tragefrequenz zu ermitteln, umfasst: Feststellen von Spitzen in der Spektralanalyse, die über einem Größenordnungsschwellenwert liegen; Wählen einer Spitze der niedrigsten Frequenz aus den festgestellten Spitzen; und Nutzen der Spitze der niedrigsten Frequenz, um die Tragefrequenz zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin umfassend: Durchführen einer Nicht-Injektor-Fehler-Diagnose beruhend auf dem einen ordnungsgemäßen Betrieb des Harnstoffdosiermoduls anzeigenden Bewerten.