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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Abgasströmungssystem zum Detektieren eines thermischen Ereignisses in einem Abgassystem auf Grundlage von Temperaturgradienten.
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HINTERGRUND
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Fahrzeugabgassysteme weisen oftmals Abgasnachbehandlungsvorrichtungen auf, die das Abgas vor einer Freisetzung des Abgases in die Umgebung filtern oder anderweitig behandeln. Die Nachbehandlungsvorrichtungen können beschädigt werden, wenn die Abgastemperaturen zu hoch werden. Temperatursensoren werden manchmal in dem Abgassystem angeordnet, und ein Controller überwacht die von den Temperatursensoren empfangenen Temperaturdaten.
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Einige Steuersysteme verlassen sich auf Daten von Temperatursensoren, um ein thermisches Ereignis zu detektieren. Beispielsweise bestimmt ein System, dass ein thermisches Ereignis vorhanden ist, und löst eine Schutzmaßnahme aus, wenn zwei Sensoren angeben, dass eine vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer erreicht worden ist.
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Die
US 2011/0099982 A1 beschreibt ein Verfahren, im Rahmen dessen in einem Fahrzeugabgassystem an mehreren Orten zumindest ein Betriebsparameter überwacht wird, wobei eine Schutzmaßnahme ausgelöst wird, falls an den beiden Orten eine vorbestimmte Temperatur sowie ein vorbestimmter Temperaturgradient für eine vorbestimmte Zeitperiode überschritten werden. Ein entsprechendes Verfahren geht auch aus der
US 2011/0143449 A1 hervor.
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Die
DE 10 2008 030 520 A1 lehrt, Schutzmaßnahmen zur Vermeidung von Überhitzungen in einer Abgasanlage nur dann auszuführen, wenn sichergestellt ist, dass die Temperatursensoren plausible Werte anzeigen. Die Plausibilität der Temperatursensoren wird durch einen Vergleich des gemessenen Temperaturgradienten mit einem Schwellwert überprüft.
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Gemäß der
DE 43 44 137 A1 wird die Temperatur einer Abgaskomponente mit verschiedenen Schwellen verglichen, wobei beim Überschreiten der Schwellen jeweils eine andere Schutzmaßnahme ausgelöst wird.
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Aus der
DE 10 2010 036 153 A1 ist es bekannt, im Falle einer nicht funktionstüchtigen Abgasanlage die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu begrenzen, um den Fahrer zu veranlassen, eine Werkstatt aufzusuchen.
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Ein ”thermisches Ereignis” ist ein Abgassystembetriebszustand oder ein Satz von Zuständen, von denen bestimmt worden ist, dass sie potentiell zu einem Komponentenschaden führen können. Demgemäß ist es erwünscht, dass Steuersysteme die Dauer eines thermischen Ereignisses voraussehen, verhindern oder schnell begrenzen.
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ZUSAMMENFASUNG
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Erfindungsgemäß weist ein Abgasströmungssystem die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
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Steuersysteme zum thermischen Schutz, die sich nur auf Temperaturablesungen von Temperatursensoren verlassen, können möglicherweise nicht vollständig genau sein. Wenn beispielsweise ein thermisches Ereignis ein Öffnen der Schaltung eines Temperatursensors bewirkt, gibt die Temperatursensorablesung standardmäßig entweder eine sehr geringe Temperatur oder eine Ablesung bei dem höchstmöglichen Wert an. Es ist unwahrscheinlich, dass diese Standardwerte die Abgastemperatur genau repräsentieren.
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Es ist ein Abgasströmungssystem zum Detektieren eines thermischen Ereignisses vorgesehen, das sich nicht nur auf überwachte Abgastemperaturen sondern auch auf Temperaturgradienten verlässt, die sich in der Richtung der Abgasströmung ausbreiten. Genauer weist ein Abgasströmungssystem zum Detektieren eines thermischen Ereignisses in einem Fahrzeugabgassystem ein Überwachen zumindest eines Betriebsparameters auf, der eine Abgastemperatur sein kann, wie durch Temperatursensoren an mehreren Stellen gemessen wird, die in der Abgasströmung des Fahrzeugabgassystems beabstandet sind. Das Abgasströmungssystem kann dann eine Schutzmaßnahme auslösen, falls die Überwachung angibt, dass zumindest eine jeweilige vorbestimmte Temperaturanforderung und eine jeweilige vorbestimmte Temperaturgradientenanforderung an zwei der mehreren Temperatursensororte innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode überschritten sind. Das Abgas strömungssystem sagt somit voraus, wann ein thermisches Ereignis existiert, das in der Lage ist, das Abgassystem zu schädigen. Die vorbestimmte Zeitperiode kann eine Wärmetransportverzögerungszeit sein, die für das Abgassystem kalibriert ist.
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Die vorbestimmte Temperaturanforderung, die überwacht wird, kann sowohl eine vorbestimmte minimale Temperatur als auch eine vorbestimmte maximale Temperatur aufweisen. Beispielsweise bestimmt bei einer Ausführungsform auf Grundlage der Temperaturdaten für jeden der Temperatursensoren das Verfahren, ob die Abgasströmungstemperatur eine jeweilige vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet, und bestimmt dann, ob ein jeweiliger vorbestimmter Temperaturgradient überschritten ist, falls die Abgasströmungstemperatur die jeweilige vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet. Falls der jeweilige vorbestimmte Temperaturgradient überschritten ist, bestimmt das Verfahren dann, ob eine jeweilige maximale vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten ist. Ein Detektionsmerker bzw. -flag kann für die vorbestimmte Zeitperiode gesetzt werden, falls die jeweilige maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode überschritten ist. Wenn zwei Detektionsflags gesetzt sind, wird dann die Schutzmaßnahme ausgelöst. Da zwei Detektionsflags gesetzt worden sind, gibt das Verfahren zuverlässiger an, dass sich übermäßige Temperaturen durch das Abgassystem ausbreiten. Typische große Temperaturgradienten und typische hohe Temperaturen, die keine Schutzmaßnahme rechtfertigen, bewirken keine falsche Anzeige eines thermischen Ereignisses, da diese allgemein nicht an zwei verschiedenen Temperatursensoren innerhalb der Transportverzögerungsperiode auftreten.
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Die Schutzmaßnahme, die unternommen wird, kann, ist jedoch nicht darauf beschränkt, die Bereitstellung eines Alarms für den Fahrzeugbediener, das Begrenzen von Motorleistung, das Beschränken einer Gaspedalposition oder irgendeine Kombination aus diesen sein.
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Wie hier verwendet ist, kann ein Überwachen von Abgastemperaturen oder ein Überwachen eines Temperaturgradienten in dem Abgas unter Verwendung von Temperatursensoren und historischen gespeicherten Daten von den Sensoren erreicht werden. Alternativ dazu können Abgastemperatur und Abgastemperaturgradienten auf Grundlage anderer Betriebsparameter überwacht werden, aus denen Temperatur und Temperaturgradient z. B. aus einer gespeicherten Nachschlagetabelle bestimmt werden, in der Werte von überwachten Betriebsparametern einer Temperatur und einem Temperaturgradienten entsprechen.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren in den Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Darstellung eines Motors mit einem Abgassystem für ein Fahrzeug und eines Controllers, der derart konfiguriert ist, ein thermisches Ereignis in dem Abgassystem zu detektieren;
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2 ist eine schematische Darstellung eines anderen Motors mit einem anderen Abgassystem und einem Controller, der derart konfiguriert ist, ein thermisches Ereignis in dem Abgassystem zu detektieren, gemäß einem alternativen Aspekt der vorliegenden Lehren;
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3 ist eine Aufzeichnung der Temperatur in Grad Celsius in Abhängigkeit der Zeit in Sekunden für verschiedene Temperatursensoren in dem Abgassystem von 1;
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4 ist eine schematische Darstellung des Controllers der 1 und 2; und
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5 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Detektieren eines thermischen Ereignisses in dem Abgassystem der 1 und 2, wie durch den Controller von 4 ausgeführt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 einen Fahrzeugmotor 10 und ein Abgassystem 12. Der Motor 10 weist ein Luft- und Kraftstoffansaugsystem 14 auf, durch das Ansaugluft 16 in den Motor 10 strömt. Die Abgasströmung 18 von dem Motor 10 tritt in das Abgassystem 12 ein. Bei dieser Ausführungsform ist der Motor 10 ein Dieselmotor, und das Abgassystem 12 weist einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 20, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion (SCR) 22 und einen Dieselpartikelfilter (DPF) 24 auf.
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Eine Flüssigkeitseinspritzeinrichtung 26, wie zum Einspritzen von Kohlenwasserstoffbrennstoff ist stromaufwärts von Mischern 28, 30 positioniert. Ein Temperatursensor 32 ist in Kommunikation mit der Abgasströmung gerade stromaufwärts eines Einlasses 34 des DOC 20 positioniert. Der DOC 20 oxidiert und verbrennt Kohlenwasserstoffe in der Abgasströmung 18, die den Motor 10 verlässt. Ein anderer Temperatursensor 36 ist in Kommunikation mit der Abgasströmung gerade stromabwärts eines Auslasses 38 des DOC 20 positioniert.
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Eine Dieselabgasfluid-(DEF-)Einspritzeinrichtung 40 spritz Dieselabgasfluid oder Harnstoff in den Abgasstrom ein, das/der dann durch DEF-Mischer 42 und 44 vor einem Eintritt in den SCR 22 gemischt wird, wobei die eingespritzte Flüssigkeit den SCR 22 bei der Umwandlung zumindest eines Teils der Stickoxide in der Abgasströmung in Stickstoff und Wasser unterstützt. Ein Stickoxidsensor 46 ist in dem Abgasstrom stromabwärts eines Auslasses des SCR 22 positioniert.
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Das Abgas strömt dann zu einem Einlass 50 des DPF 24. Ein Temperatursensor 48 ist benachbart dem Einlass 50 in Kommunikation mit der Abgasströmung positioniert. Ein Temperatursensor 52 ist benachbart einem Auslass 54 des DPF 24 in Kommunikation mit der Abgasströmung positioniert. Das Abgas verlässt das Abgassystem 12 stromabwärts des DPF 24, wie durch Pfeil 56 angegeben ist.
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Der DOC 20, die SCR 22 und der DPF 24 sind als Abgasnachbehandlungsvorrichtungen bezeichnet. Eine oder mehrere der Abgasnachbehandlungsvorrichtungen oder der Temperatursensoren 32, 36, 48, 52 oder andere Komponenten des Abgassystems 12 können beschädigt werden, wenn die Abgastemperatur für eine längere Zeitperiode zu hoch ansteigt. Wenn Betriebsbedingungen existieren, unter denen ein derartiger Schaden auftreten kann, wird dies als ein thermisches Ereignis bezeichnet. Es können gewisse Schutzmaßnahmen unternommen werden, um die Abgastemperatur zu reduzieren, wie das Beschränken der Motorleistung, das Beschränken der Fahrzeuggaspedalposition und/oder das Benachrichtigen des Fahrzeugbedieners über übermäßige Temperaturen, wie eine Benachrichtigung in einem Informationsdisplay.
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Um das Abgassystem 12 vor einem thermischen Ereignis zu schützen, ist ein Controller 60 funktional mit den Temperatursensoren 32, 36, 48, 52 verbunden. Wie in 4 detaillierter gezeigt ist, empfängt der Controller 60 Signale 62, die Fahrzeugbetriebsbedingungen angeben, einschließlich Temperaturdaten von den Temperatursensoren 32, 36, 48, 52. Der Controller 60 besitzt einen Prozessor 64, der einen Algorithmus 100 (unter Bezugname auf 5 detaillierter beschrieben) ausführt, um die Existenz eines thermischen Ereignisses zu bestimmen, und sendet dann ein Steuersignal 68, um eine Schutzmaßnahme 72 durch ein Schutzmodul 70 auszulösen, das andere Fahrzeugbetriebsbedingungen berücksichtigt, um zu bestimmen, welche Schutzmaßnahme angewiesen werden soll. Der Prozessor 64 nimmt Bezug auf eine gespeicherte Nachschlagetabelle 74, die die Daten, die von den Temperatursensoren 32, 36, 48, 52 empfangen werden, mit Referenzabgastemperaturen korreliert, um den Algorithmus 100 bei der Bestimmung eines thermischen Ereignisses zu unterstützen.
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3 zeigt Aufzeichnungen der Temperatur in Grad Celsius der Abgasströmung in Abhängigkeit der Zeit in Sekunden für einige der Temperatursensoren von 1. Genauer ist die Kurve 80 die Temperatur der Abgasströmung im Wesentlichen an dem Auslass 38 des DOC 20 auf Grundlage von Daten, die von dem Temperatursensor 36 empfangen werden. Die Kurve 82 ist die Temperatur der Abgasströmung im Wesentlichen an dem Einlass 50 des DPF 24 auf Grundlage von Daten, die von dem Temperatursensor 48 empfangen werden. Die Kurve 84 ist die Temperatur der Abgasströmung im Wesentlichen an dem Auslass 54 des DPF 24 auf Grundlage von Daten, die von dem Temperatursensor 52 empfangen werden. Der Controller 60 verwendet die Daten, die von den Sensoren 32, 36, 48, 52 empfangen werden, bei der Ausführung des Algorithmus 100.
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Genauer beginnt Bezug nehmend auf 5 der Algorithmus 100, der auch als ein Verfahren zur Detektion eines thermischen Ereignisses in einem Fahrzeugabgassystem, wie dem Abgassystem 12 von 1, bezeichnet ist, mit Schritt 102, bei dem der Controller 60 Signale 62 empfängt, die die Abgastemperaturdaten von den Temperatursensoren 32, 36, 48, 52 angeben. Auf Grundlage der empfangenen Daten führt der Algorithmus 100 eine Anzahl von aufeinanderfolgenden Schritten für jeden der Temperatursensoren parallel zu einer Bestimmung, ob ein thermisches Ereignis existiert, durch. Das Strömungsdiagramm von 5 zeigt den Algorithmus 100, der die Schritte für die Temperatursensoren 36, 48 und 52 ausführt. Obwohl es nicht gezeigt ist, können dieselben Schritte für den Temperatursensor 32 und für beliebige andere Temperatursensoren, die optional an verschiedenen Stellen in der Abgasströmung enthalten sind, ausgeführt werden.
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Nachdem Temperaturdaten 62 von dem Controller 60 bei Schritt 102 empfangen worden sind, bewegt sich der Algorithmus 100 zu Schritt 104 fort und bestimmt, ob die Abgastemperatur an dem Sensor 36 eine vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet, wie, jedoch nicht darauf beschränkt 300 Grad Celsius. Falls die Temperatur die vorbestimmte minimale Temperatur nicht überschreitet, tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 105 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. In 3 überschreitet beispielsweise die Abgastemperatur an dem Sensor 36 (Kurve 80) die vorbestimmte minimale Temperatur von 300 Grad Celsius bis etwa der Zeit von 4060 Sekunden mit Ausnahme der Zeit zwischen 4037 Sekunden und 4040 Sekunden.
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Wenn die Temperatur die vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet, dann fährt der Algorithmus 100 mit Schritt 106 fort, bei dem bestimmt wird, ob ein vorbestimmter Temperaturgradient überschritten ist. Der Temperaturgradient ist eine vorbestimmte große Zunahme der Temperatur über die Zeit für die Abgasströmung an dem Sensor 36, die einem thermischen Ereignis zugeordnet werden kann. Beispielsweise kann der vorbestimmte Temperaturgradient eine Zunahme von 50 Grad Celsius pro Sekunde sein. Wenn der Temperaturgradient den vorbestimmten Temperaturgradienten nicht überschreitet, dann tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 107 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück.
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Wenn der vorbestimmte Temperaturgradient überschritten ist, dann fährt der Algorithmus mit Schritt 108 fort, bei dem bestimmt wird, ob eine maximale vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitperiode überschritten ist. Beispielsweise kann die maximale vorbestimmte Temperatur 800 Grad Celsius betragen, und die vorbestimmte Zeitperiode kann sechs Sekunden betragen. Falls die Temperatur des Abgases, wie durch den Sensor 36 angegeben ist, die maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode nicht überschritten hat, dann tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 109 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. Aus der Kurve 80 wird offensichtlich, dass die Abgastemperatur auf Grundlage von Daten, die an dem Sensor 36 empfangen werden, 800 Grad Celsius für sechs Sekunden nicht überschreitet, und somit würde der Algorithmus 100 bei Schritt 109 austreten und zu Schritt 102 zurückkehren.
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Unter der Annahme, dass die Temperatur des Abgases, wie durch den Sensor 36 angegeben ist, die maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode überschreitet, fährt dann der Algorithmus 100 mit Schritt 110 fort, bei dem der Algorithmus 100 einen Flag setzt, der für eine vorbestimmte Zeitperiode gesetzt bleibt, die eine kalibrierbare Wärmetransportverzögerungszeit sein kann. Wie hier verwendet ist, ist, wie es dem Fachmann leicht zu verstehen ist, ein ”Flag” ein Anzeiger, der gesetzt oder gelöscht werden kann und dazu verwendet wird, einen Zustand bei der Ausführung eines Computeralgorithmus anzugeben. In diesem Fall ist der bei Schritt 110 gesetzte Flag eine Anzeige, dass die Bestimmungen der Schritte 104, 106 und 108 positiv sind. Die kalibrierbare Wärmetransportverzögerungszeit ist der Zeitbetrag, den es benötigt, damit sich die Wärme in der Richtung der Abgasströmung in dem Abgassystem 12 ausbreitet, wie durch Tests, die an dem Abgassystem 12 ausgeführt wurden, angegeben ist. Beispielsweise kann die kalibrierbare Wärmetransportverzögerungszeit der Zeitbetrag sein, den es benötigt, dass sich der vorbestimmte Temperaturgradient, der bei Schritt 106 verwendet wird, von dem Sensor 36 zu dem Temperatursensor 48 bewegt. Bei der Ausführungsform von 1 kann die kalibrierbare Warmetransportverzögerungszeit sechs Sekunden sein.
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Die Schritte 102, 104, 106, 108, 110 und 112 werden gemeinsam als Überwachung der Abgastemperatur an den verschiedenen Temperatursensororten des Abgassystems 12 bezeichnet.
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Gleichzeitig damit, dass die Schritte 104, 106, 108 und 110 ausgeführt werden, führt der Algorithmus 100 simultan ähnliche Schritte 204, 206, 208 und 210 für den Temperatursensor 48 und Schritte 304, 306, 308 und 310 für den Temperatursensor 52 auf Grundlage der bei Schritt 102 empfangenen Daten aus. Bei Schritt 204 wird bestimmt, ob die Abgastemperatur an dem Sensor 48 eine vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet. Die vorbestimmte minimale Temperatur kann dieselbe, wie die, die bei Schritt 104 verwendet wird, wie 300 Grad Celsius, oder eine andere vorbestimmte minimale Temperatur sein, die für den Sensor 48 verwendet wird. Wenn die Temperatur die vorbestimmte minimale Temperatur nicht überschreitet, tritt der Algorithmus bei Schritt 205 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. Bei 3 würde beispielsweise die Abgasströmung an dem Sensor 48 (Kurve 82) die vorbestimmte minimale Temperatur von 300 Grad Celsius beginnend etwa zum Zeitpunkt bei 4044 Sekunden und über den Rest der Aufzeichnung überschreiten.
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Wenn die Temperatur die vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet, dann fährt der Algorithmus 100 mit Schritt 206 fort, bei dem bestimmt wird, ob ein vorbestimmter Temperaturgradient überschritten ist. Der Temperaturgradient ist eine vorbestimmte große Zunahme der Temperatur über die Zeit für die Abgasströmung an dem Sensor 48, die einem thermischen Ereignis zugeordnet werden kann. Der vorbestimmte Temperaturgradient, der bei Schritt 206 verwendet wird, kann gleich oder verschieden zu dem vorbestimmten Temperaturgradienten, der bei Schritt 106 verwendet wird, sein. Beispielsweise kann der vorbestimmte Temperaturgradient eine Zunahme von 50 Grad Celsius pro Sekunde sein. Wenn der Temperaturgradient, der bei Schritt 206 bestimmt wird, den vorbestimmten Temperaturgradienten nicht überschreitet, dann tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 207 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. In 3 ist offensichtlich, dass der vorbestimmte Temperaturgradient von 50 Grad Celsius pro Sekunde überschritten werden kann, wenn die minimale Temperatur von 300 Grad Celsius zwischen den Zeiten von 4047 Sekunden und 4053 Sekunden und etwa 350 Grad Celsius und 900 Grad Celsius überschritten wird.
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Wenn der vorbestimmte Temperaturgradient überschritten wird, dann fährt der Algorithmus 100 mit Schritt 208 fort, bei dem bestimmt wird, ob eine maximale vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitperiode überschritten wird. Beispielsweise kann die maximale vorbestimmte Temperatur 800 Grad Celsius sein und die vorbestimmte Zeitperiode kann sechs Sekunden betragen. Wenn die Temperatur des Abgases, wie durch den Sensor 48 angegeben ist, die maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode nicht überschreitet, dann tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 209 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. Aus der Kurve 82 wird offensichtlich, dass die Abgastemperatur auf Grundlage von Daten, die an dem Sensor 48 empfangen werden, 800 Grad Celsius zwischen etwa dem Zeitpunkt von 4051 Sekunden und 4072 Sekunden überschritten wird, was mehr als die vorbestimmte Zeitperiode ist.
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Unter der Annahme, dass die Temperatur des Abgases, wie durch den Sensor 48 angegeben ist, die maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode überschreitet, dann fährt der Algorithmus 100 mit Schritt 210 fort, bei dem der Algorithmus 100 einen Flag setzt, der für eine vorbestimmte Zeitperiode gesetzt bleibt, die eine kalibrierbare Warmetransportverzögerungszeit sein kann. D. h., nachdem die Daten eine Temperatur von größer als 800 Grad Celsius für sechs Sekunden angeben, wird ein Flag für die vorbestimmte Zeitperiode gesetzt, die ebenfalls sechs Sekunden bei diesem Beispiel beträgt. Demgemäß wird bei etwa 4057 Sekunden ein Flag gesetzt, der bis zum Zeitpunkt von 4063 Sekunden gesetzt bleibt.
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Dieselben Schritte werden mit Bezug auf den Sensor 52 ausgeführt. Bei Schritt 304 wird bestimmt, ob die Abgastemperatur an dem Sensor 52 eine vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet. Die vorbestimmte minimale Temperatur kann gleich wie die, die bei Schritt 104 verwendet wird, wie 300 Grad Celsius, oder eine vorbestimmte minimale Temperatur, die für den Sensor 52 verwendet wird, sein. Wenn die Temperatur die vorbestimmte minimale Temperatur nicht überschreitet, tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 305 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. Bei 3 überschreitet beispielsweise die Abgasströmung an dem Sensor 52 (Kurve 84) die vorbestimmte minimale Temperatur von 300 Grad Celsius beginnend etwa zum Zeitpunkt von 4057 Sekunden bis etwa 4067 Sekunden.
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Wenn die Temperatur die vorbestimmte minimale Temperatur überschreitet, dann fährt der Algorithmus 100 mit Schritt 306 fort, bei dem bestimmt wird, ob ein vorbestimmter Temperaturgradient überschritten ist. Der Temperaturgradient ist eine vorbestimmte große Zunahme der Temperatur über die Zeit für die Abgasströmung an dem Sensor 52, die einem thermischen Ereignis zugeordnet werden kann. Der vorbestimmte Temperaturgradient, der bei Schritt 306 verwendet wird, kann gleich oder verschieden zu dem vorbestimmten Temperaturgradienten sein, der bei Schritt 106 verwendet wird. Beispielsweise kann der vorbestimmte Temperaturgradient eine Zunahme von 50 Grad Celsius pro Sekunde betragen. Wenn der Temperaturgradient den vorbestimmten Temperaturgradienten nicht überschreitet, dann tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 307 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. In 3 wird offensichtlich, dass der vorbestimmte Temperaturgradient von 50 Grad Celsius pro Sekunde überschritten sein kann, wenn die minimale Temperatur von 300 Grad Celsius zwischen den Zeiten von 4057 Sekunden (etwa 400 Grad Celsius) und 4063 Sekunden (etwa 1000 Grad Celsius) überschritten wird.
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Wenn der vorbestimmte Temperaturgradient überschritten ist, dann fährt der Algorithmus 100 mit Schritt 308 fort, bei dem bestimmt wird, ob eine maximale vorbestimmte Temperatur für eine vorbestimmte Zeitperiode überschritten ist. Beispielsweise kann die maximale vorbestimmte Temperatur 800 Grad Celsius sein, und die vorbestimmte Zeitperiode kann sechs Sekunden betragen. Wenn die Temperatur des Abgases, wie durch den Sensor 52 angegeben ist, die maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode nicht überschreitet, dann tritt der Algorithmus 100 bei Schritt 309 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück. Aus der Kurve 84 ist offensichtlich, dass die Abgastemperatur auf Grundlage von Daten, die an dem Sensor 52 empfangen werden, 800 Grad Celsius zwischen etwa dem Zeitpunkt von 4062 Sekunden und 4068 Sekunden überschreitet, was die vorbestimmte Zeitperiode von sechs Sekunden erfüllt.
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Unter der Annahme, dass die Temperatur des Abgases, wie durch den Sensor 52 angezeigt ist, die maximale vorbestimmte Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode überschreitet, fährt der Algorithmus 100 dann mit Schritt 310 fort, bei dem der Algorithmus 100 einen Flag für den Sensor 52 setzt, der für eine vorbestimmte Zeitperiode gesetzt bleibt, die die kalibrierbare Wärmetransportverzögerungszeit sein kann. In 3 zeigt die vertikale Linie 86 bei etwa 4062 Sekunden den Beginn der vorbestimmten Zeitperiode an. Die Linie 88 zeigt das Ende der vorbestimmten Zeitperiode an. Da die Temperatur für die vorbestimmte Zeitperiode von sechs Sekunden über 800 Grad Celsius bleibt, wie durch Kurve 84 angegeben ist, wird ein Flag zu dem Zeitpunkt von 4068 Sekunden gesetzt und bleibt bis 4074 Sekunden gesetzt (dem Ende der vorbestimmten Zeitperiode, die bei dieser Ausführungsform auch sechs Sekunden ist).
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Nach einem der Schritte 110, 210, 310 bestimmt, wenn ein Flag für einen der Sensoren 36, 48 bzw. 52 gesetzt wurde, bei Schritt 112 der Algorithmus 100, ob zumindest zwei Flags gleichzeitig gesetzt sind. Jeder Flag, der bei Schritt 110, 210 oder 310 gesetzt wird, bleibt für die vorbestimmte Wärmetransportverzögerungszeit gesetzt. Bei Schritt 112 bewegt sich, wenn bestimmt wird, dass keine zwei Flags gleichzeitig gesetzt sind, der Algorithmus 100 zu Schritt 114 fort, bei dem bestimmt wird, ob die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, seit der Flag gesetzt wurde. Wenn die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, tritt der Algorithmus bei Schritt 115 aus und kehrt zu Schritt 102 zurück, um die Überwachung des Abgassystems 12 in Bezug auf ein thermisches Ereignis fortzusetzen. Wenn die vorbestimmte Zeitperiode nicht verstrichen ist, kehrt der Algorithmus 100 zu Schritt 112 zurück und fragt erneut ab, ob die beiden Flags gleichzeitig gesetzt sind. Der Algorithmus 100 läuft schleifenartig weiter durch die Schritte 112 und 114, bis entweder die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, ohne dass ein zusätzlicher Flag gesetzt ist, oder der Algorithmus 100 über einen der Schritte 110, 210 oder 310 erkennt, dass auch ein zusätzlicher Flag gesetzt worden ist, bevor die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, seit der erste der Flags gesetzt wurde. In dem letztgenannten Fall erkennt der Algorithmus 100 dies als ein thermisches Ereignis und bewegt sich zu Schritt 116, um eine Schutzmaßnahme auszulösen, die auch als ein Setzen eines Fehlers eines thermischen Schutzes bezeichnet werden kann. Die Schutzmaßnahme kann eine oder mehrere von vielen Schutzschritten sein, die unternommen werden, um das Abgassystem 12 vor Schaden zu schützen.
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Beispielsweise sendet unter Bezugnahme auf 3 der Prozessor 74 ein Signal 69 an das Schutzsteuermodul 70, das ein thermisches Ereignis anzeigt (d. h. eine positive Bestimmung bei Schritt 112). Das Schutzsteuermodul 70 ist derart konfiguriert, um zu bestimmen, ob viele potentielle Schutzmaßnahmen unternommen werden sollen. Ein Steuersignal 68 wird dann gesendet, um die Schutzmaßnahme 72 auszulösen. Die Schutzmaßnahme 72 kann ein Alarmieren des Fahrzeugbedieners über das thermische Ereignis, wie durch eine Nachricht auf einem Informationsdisplay, ein Audiosignal oder dergleichen sein. Der Alarm kann den Bediener anweisen, das Abgassystem warten zu lassen. Die Schutzmaßnahme 72 kann eine maximale Leistungsabgabe an den Motor 10 so vorsehen, dass zusätzliche Wärme zu dem Abgassystem 12 beschränkt wird. Die Schutzmaßnahme 72 kann einen Aktuator steuern, der die maximale Position eines Gaspedals begrenzt. Dies besitzt seinerseits die Wirkung einer Begrenzung der maximalen Motorleistung. Diese Schutzmaßnahmen können allein oder in Kombination durchgeführt werden.
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Bezug nehmend auf 2 kann eine alternative Ausführungsform eines Abgassystems 412 auch unter Verwendung des Controllers 60 und des Algorithmus 100 der 4 und 5 geschützt werden. Das Abgassystem 412 besitzt viele derselben Komponenten, wie in dem Abgassystem 12 oder 1 gezeigt und beschrieben ist. Diese Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und funktionieren, wie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben ist. Das Abgassystem 412 besitzt einen Stickoxidsensor 46 stromaufwärts des DOC 20 wie auch einen Temperatursensor 32 benachbart dem Einlass 34 des DOC 20. Das Abgassystem 412 besitzt auch einen Temperatursensor 36 benachbart dem Auslass 38 des DOC 20. Eine DEF-Einspritzeinrichtung 40 und Mischer 42, 44 befinden sich stromaufwärts des SCR 22. Ein anderer Stickoxidsensor 46 ist stromabwärts des SCR 22, gefolgt durch zwei Mischer 28, 30 angeordnet. Ein anderer Temperatursensor 33 ist benachbart einem Einlass 35 eines zweiten Dieseloxidationskatalysators (DOC) 21 positioniert. Ein Temperatursensor 48 ist an dem Auslass des DOC 21 und dem Einlass eines DPF 24 platziert. Ein anderer Temperatursensor 52 ist an dem Auslass 54 des DPF 24 angeordnet. Ein Partikelmaterialsensor 49 ist ebenfalls gerade vor dem Austritt des Abgassystems 412 platziert, wie durch Pfeil 56 angegeben ist.
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Der Algorithmus 100 kann auf das Abgassystem 412 angewendet werden, wobei jeder der Temperatursensoren 32, 36, 33, 48 und 52 Temperaturdaten an den Controller 60 liefert. Die Schritte 104, 106, 108, 110 werden an jeden der Sensoren 32, 36, 33, 48 und 52 parallel angelegt, und die Bestimmung bei Schritt 112, ob zwei Flags gleichzeitig gesetzt sind, was zu einer Schutzmaßnahme bei Schritt 116 führt, wird auf das Abgassystem 412 angewendet.
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Die Schritte 102, 104 bis 112, 204 bis 112 und 304 bis 112 sind gemeinsam als Überwachung der Abgastemperatur an den verschiedenen Temperatursensororten des Abgassystems 12 bezeichnet. Diese Überwachung gemeinsam mit der Schutzmaßnahme von Schritt 116 erlaubt eine Identifikation eines thermischen Ereignisses, das eine thermische Maßnahme auf Grundlage eines thermischen Gradienten, der sich durch das Abgassystem ausbreitet, erfordert, und verlässt sich auf eine Identifikation von thermischen Anzeigern an zwei verschiedenen, in dem Abgassystem beabstandeten Sensoren, die beide ein Setzen von Flags innerhalb einer vorbestimmten Zeitperiode bewirken. Bei dem Verfahren 100 können Betriebsbedingungen, die am wahrscheinlichsten einen Schaden an dem Abgassystem 12 oder 412 bewirken, vermieden werden, während normale Spitzen der Temperatur, die keine Schutzmaßnahme rechtfertigen, an einer Identifikation als ein thermisches Ereignis gehindert werden.
