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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Systeme zur Überwachung des Betriebs eines Rußsensors eines Partikelfilters.
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HINTERGRUND
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Abgas, das von einem Verbrennungsmotor, insbesondere einem Dieselmotor, ausgestoßen wird, stellt ein heterogenes Gemisch dar, das gasförmige Emissionen, wie Kohlenmonoxid (”CO”), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe (”HC”) und Stickoxide (”NOx”) wie auch Materialien in kondensierter Phase (Flüssigkeiten und Feststoffe) enthält, die Partikelmaterial bilden. Katalysatorzusammensetzungen, die typischerweise an Katalysatorträgern oder -substraten angeordnet sind, sind in einem Motorabgassystem vorgesehen, um gewisse oder alle dieser Abgasbestandteile in nicht regulierte Abgaskomponenten umzuwandeln.
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In dem Motorabgassystem sind Sensoren vorgesehen, um die Niveaus von beobachtbaren Bedingungen in dem Abgassystem zu messen. Insbesondere kann ein Rußsensor in dem Motorabgassystem angeordnet sein, um die Rußniveaus in dem Partikelfilter zu messen. Der Verbrennungsmotor wird auf Grundlage der Rußsensorablesungen gesteuert, um das Niveau von Ruß zu reduzieren. Somit basiert der richtige Betrieb des Motors auf einem richtigen Betrieb des Rußsensors.
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Demgemäß ist es erwünscht, Systeme und Verfahren zur Überwachung der Funktionalität der Rußsensoren bereitzustellen, um einen richtigen Betrieb sicherzustellen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist ein Steuerverfahren zur Überwachung eines Rußsensors eines Abgasbehandlungssystems vorgesehen. Das Steuerverfahren umfasst: ein Bestimmen, wann eine Regeneration beendet ist; ein Vergleichen von Rußsensordaten mit geschätzten Rußdaten auf Grundlage der Bestimmung; und Erzeugen einer Nachricht auf Grundlage des Vergleichs.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist ein Steuersystem vorgesehen, das einen Rußniveausensor eines Abgasbehandlungssystems überwacht. Das Steuersystem weist ein erstes Modul auf, das bestimmt, wann eine Regeneration beendet ist. Ein zweites Modul vergleicht Rußsensordaten mit geschätzten Rußdaten auf Grundlage der Bestimmung. Ein drittes Modul erzeugt eine Nachricht auf Grundlage des Vergleichs.
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Bei einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ein Abgassystem eines Motors vorgesehen. Das Abgassystem weist einen Partikelfilter und einen Rußniveausensor auf, der in der Nähe des Partikelfilters angeordnet ist. Ein Steuermodul bestimmt, wann eine Regeneration beendet ist, vergleicht Rußsensordaten mit geschätzten Rußdaten auf Grundlage der Bestimmung und erzeugt eine Nachricht auf Grundlage des Vergleichs.
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Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Andere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten sind nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen offensichtlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
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1 ein Funktionsblockschaubild eines Fahrzeugs mit einem Abgassystem gemäß beispielhafter Ausführungsformen ist;
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2 ein Datenflussdiagramm ist, das ein Sensorüberwachungssystem des Abgassystems gemäß beispielhafter Ausführungsformen zeigt; und
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3 ein Flussdiagramm ist, das ein Sensorüberwachungsverfahren zeigt, das von dem Abgassystem gemäß beispielhafter Ausführungsformen ausgeführt werden kann.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich beispielhafter Natur und nicht dazu bestimmt, die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Gebräuche zu beschränken. Es sei zu verstehen, dass in den Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale angeben. Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, der ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführt, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Nun Bezug nehmend auf 1 sind beispielhafte Ausführungsformen auf ein Abgasbehandlungssystem 10 für die Reduzierung regulierter Abgasbestandteile eines Verbrennungsmotors 12 eines Fahrzeugs 14 gerichtet. Wie angemerkt sei, kann der Motor 12 ein beliebiger Motortyp sein, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, ein Dieselmotor, ein Benzindirekteinspritzmotor, ein Motor mit homogener Kompressionszündung oder ein anderer Motortyp.
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Das Abgasbehandlungssystem 10 weist allgemein eine oder mehrere Abgasleitungen 16 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen auf. Bei verschiedenen Ausführungsformen können die Abgasbehandlungsvorrichtungen einen Partikelfilter 18 und eine Oxidationskatalysatorvorrichtung, eine Vorrichtung für selektive katalytische Reduktion und/oder eine andere Behandlungsvorrichtung aufweisen.
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In 1 transportiert die Abgasleitung 16, die mehrere Segmente umfassen kann, Abgas 15 von dem Motor 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen des Abgasbehandlungssystems 10. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen dienen dazu, das Abgas von Emissionen und Partikelmaterial zu filtern. Der Partikelfilter 18 im Besonderen dient dazu, das Abgas 15 von Kohlenstoff und anderen Partikeln zu filtern. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Partikelfilter 18 unter Verwendung eines Wandströmungsmonolithfilters 19 oder anderer Filtervorrichtungen aufgebaut sein, wie gewundener oder gepackter Faserfilter, offenzelliger Schäume, gesinterter Metallfasern, etc. Der Filter 19 kann in eine Schale oder einen Kanister gepackt sein, der beispielsweise aus rostfreiem Stahl besteht und der einen Einlass und einen Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 16 besitzt.
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Die Ansammlung von Partikelmaterial in dem Partikelfilter 18 wird periodisch gereinigt oder regeneriert. Die Regeneration betrifft die Oxidation oder das Verbrennen des angesammelten Kohlenstoffs und anderer Partikel typischerweise in einer Hochtemperaturumgebung (> 600°C).
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Ein Steuermodul 20 steuert den Motor 12 und/oder eine oder mehrere Abgaskomponenten auf Grundlage erfasster und/oder modellierter Daten. Die erfassten Daten können von einem oder mehreren Sensoren 22 des Abgasbehandlungssystems 10 empfangen werden. Insbesondere erfasst zumindest ein Rußsensor 22 die Menge an Ruß beispielsweise stromabwärts des Partikelfilters 18. Wie angemerkt sei, können mehrere Rußsensoren 22 in dem Abgasbehandlungssystem 10 beispielsweise stromaufwärts und/oder stromabwärts des Partikelfilters 18 angeordnet sein.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen überwacht das Steuermodul 20 den Betrieb des Rußsensors 22 und anderer Rußsensoren und diagnostiziert den Betrieb des Rußsensors 22 und anderer Rußsensoren nach einem Regenerationsereignis des Partikelfilters 18. Beispielsweise bestimmt das Steuermodul 20, wann ein Regenerationsereignis beendet ist, und bewertet das Rußsensorsignal auf Grundlage des geschätzten Rußniveaus. Das Steuermodul 20 kann einen Diagnosecode auf Grundlage der Bewertung setzen. Das Steuermodul 20 kann den Diagnosecode ferner gemäß verschiedener Berichtsverfahren berichten, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, die Verwendung von Berichtsnachrichten einer im Fahrzeug erfolgenden Kommunikation und/oder Berichtsnachrichten außerhalb des Fahrzeugs.
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Nun Bezug nehmend auf 2 zeigt ein Datenflussschaubild verschiedene Ausführungsformen eines Sensorüberwachungssystems, das in das Steuermodul 20 eingebettet sein kann. Verschiedene Ausführungsformen von Sensorüberwachungssystemen gemäß der vorliegenden Offenbarung können eine beliebige Anzahl von Submodulen aufweisen, die in das Steuermodul 20 eingebettet sind. Wie angemerkt sei, können die in 2 gezeigten Submodule kombiniert und/oder weiter partitioniert sein, um ähnlich einen Sensorbetrieb des Rußsensors 22 zu überwachen (1). Eingänge in das System können von Sensoren (nicht gezeigt) in dem Fahrzeug 14 erfasst, von anderen Steuermodulen (nicht gezeigt) empfangen und/oder durch andere Submodule (nicht gezeigt) in dem Steuermodul 20 bestimmt/modelliert werden. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist das Steuermodul 20 ein Aktivierungsmodul 30, ein Temperaturschwellenmodul 32, ein Bewertungsmodul 34 und ein Berichtsmodul 36 auf.
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Das Aktivierungsmodul 30 empfängt als Eingang Motorbetriebsparameter 38 und/oder Abgassystemparameter 40. Auf Grundlage der Parameter 38, 40 bestimmt das Aktivierungsmodul 30, ob eine Regeneration des Partikelfilters 18 (1) erforderlich ist, und löst eine Regeneration des Partikelfilters 18 (1) durch Erzeugen von Steuersignalen 42 an den Motor 12 (1) oder andere Abgassystemkomponenten gemäß verschiedener Regenerationsverfahren, die in der Technik bekannt sind, aus. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die Regeneration beispielsweise erforderlich sein, nachdem eine gewisse Zeit eines Motorbetriebs verstrichen ist, oder wenn Motorbetriebsbedingungen gewisse Abgasströmungscharakteristiken erzeugen, die übermäßig Ruß erzeugen.
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Das Aktivierungsmodul 30 überwacht die Abgassystemparameter 40, um zu bestimmen, wann die Regeneration vollständig ist. Das Aktivierungsmodul 30 setzt einen Beendigungsflag 44 auf Grundlage dessen, ob die Regeneration vollständig ist. Beispielsweise setzt das Aktivierungsmodul 30 den Beendigungsflag 44 auf WAHR oder den Wert Eins, wenn die Regeneration beendet ist, und setzt den Beendigungsflag 44 auf NICHT WAHR oder den Wert Null, wenn die Regeneration nicht beendet ist.
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Das Temperaturbewertungsmodul 32 empfängt als Eingang den Beendigungsflag 44 und eine Rußsensortemperatur 46. Auf Grundlage der Eingänge 44, 46 setzt das Temperaturbewertungsmodul 32 einen Aktivierungsflag 48. Wenn beispielsweise der Beendigungsflag 44 angibt, dass die Regeneration vollständig ist und die Rußsensortemperatur 46 kleiner als eine vorbestimmte Schwelle ist, setzt das Temperaturbewertungsmodul 32 den Aktivierungsflag 48 auf WAHR oder Eins. Bei einem anderen Beispiel setzt, wenn der Beendigungsflag 44 anzeigt, dass die Regeneration nicht vollständig ist oder die Rußsensortemperatur größer als oder gleich der vorbestimmten Schwelle ist, das Temperaturbewertungsmodul 32 den Aktivierungsflag 48 auf NICHT WAHR oder Null.
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Das Bewertungsmodul 34 empfängt als Eingang Rußsensordaten 50, geschätzte Rußdaten 52 und den Aktivierungsflag 48. Wie angemerkt sei, können die geschätzten Rußdaten 52 als eine Funktion eines anfänglichen Partikelfilterwirkungsgrades und eines geschätzten Rußes, der von dem Motor 12 erzeugt wird (1) bestimmt werden. Auf Grundlage der Eingänge 48–42 setzt das Bewertungsmodul 54 einen Bestanden/Durchgefallen-Status 54. Wenn beispielsweise der Aktivierungsflag 48 anzeigt, dass die Überwachung aktiviert ist, vergleicht das Bewertungsmodul 34 die Rußsensordaten 50 mit den geschätzten Daten 52, um zu bestimmen, ob der Rußsensor 22 (1) wie erwartet arbeitet. Wenn der Rußsensor 22 (1) wie erwartet arbeitet, setzt das Bewertungsmodul 34 den Bestanden/Durchgefallen-Status 54 auf BESTANDEN. Wenn jedoch der Rußsensor 22 (1) nicht wie erwartet arbeitet, setzt das Bewertungsmodul 34 den Bestanden/Durchgefallen-Status 54 auf DURCHGEFALLEN.
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Das Berichtsmodul 36 empfängt als Eingang den Bestanden/Durchgefallen-Status 54. Auf Grundlage des Bestanden/Durchgefallen-Status 54 setzt das Berichtsmodul 36 den Wert eines Diagnosecodes, der dem Rußsensor 22 (1) zugeordnet ist, und berichtet den Diagnosecode. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der Diagnosecode durch Erzeugen einer Nachricht 56 an einen seriellen Datenbus (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 14 (1) berichtet werden, wobei die Nachricht 56 an einen entfernten Ort unter Verwendung eines Telematiksystems (nicht gezeigt) des Fahrzeugs 14 (1) übertragen oder durch ein Technikerwerkzeug (nicht gezeigt), das mit dem Fahrzeug 14 (1) verbunden ist, abgerufen werden.
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Nun Bezug nehmend auf 3 und mit fortgesetztem Bezug auf die 1 und 2 zeigt ein Flussdiagramm ein Sensorüberwachungsverfahren, das von dem Steuermodul 20 von 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Wie angesichts der Offenbarung angemerkt sei, ist die Reihenfolge des Betriebs innerhalb des Verfahrens nicht auf die sequentielle Ausführung, wie in 3 gezeigt ist, beschränkt, sondern kann in einer oder mehreren variierenden Reihenfolgen, wie anwendbar, und gemäß der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden.
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Bei verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren so geplant werden, dass es auf Grundlage vorbestimmter Ereignisse läuft und/oder kontinuierlich während des Betriebs des Motors 12 läuft.
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Bei einem Beispiel kann das Verfahren mit 100 beginnen. Bei 110 wird bestimmt, ob eine Regeneration erforderlich ist. Wenn bei 110 eine Regeneration erforderlich ist, wird bei 120 die Regeneration ausgelöst. Ansonsten kann das Verfahren bei 130 enden.
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Nachdem die Regeneration bei 120 ausgelöst ist, wird bei 130 bestimmt, ob eine Regeneration beendet ist. Wenn die Regeneration bei 130 beendet ist, wird bei 140 die Rußsensortemperatur 46 bewertet. Wenn jedoch bei 130 die Regeneration noch nicht beendet ist, fährt das Verfahren bei 130 mit einer Bewertung der Regeneration fort.
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Nachdem die Regeneration bei 130 beendet ist, wird bestimmt, ob die Rußsensortemperatur 46 innerhalb eines erwarteten Betriebsbereiches liegt. Beispielsweise wird bei 140 bestimmt, ob die Rußsensortemperatur 46 unterhalb einer vorbestimmten Schwelle (z. B. 500°C) liegt. Wenn bei 140 die Rußsensortemperatur 46 unterhalb der vorbestimmten Schwelle liegt, werden bei 150 die Rußsensordaten 50 und die geschätzten Rußdaten 52 bewertet. Wenn jedoch die Rußsensortemperatur 50 bei 140 größer als oder gleich der vorbestimmten Schwelle ist, fährt das Verfahren bei 140 mit einer Bewertung der Rußsensortemperatur 46 fort, bis sie in dem Bereich liegt.
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Wenn bei 150 die Rußsensordaten 50 innerhalb eines Bereiches der geschätzten Rußdaten 52 liegen, wird bei 160 bestimmt, dass der Rußsensor 22 betriebsfähig ist, und der Bestanden/Durchgefallen-Status 54 wird auf BESTANDEN gesetzt. Wenn bei 150 die Rußsensordaten 50 außerhalb des Bereichs der geschätzten Rußdaten 52 liegen, wird bei 170 bestimmt, dass der Rußsensor 22 nicht betriebsfähig ist, und der Bestanden/Durchgefallen-Status 54 wird auf DURCHGEFALLEN gesetzt. Anschließend kann bei 180 ein Diagnosecode gesetzt und berichtet werden, und das Verfahren kann bei 130 enden.
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Während die Erfindung unter Bezugnahme auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben worden ist, sei dem Fachmann zu verstehen, dass verschiedene Änderungen durchgeführt und Äquivalente gegen Elemente derselben ohne Abweichung von dem Schutzumfang der Erfindung ersetzt werden können. Zusätzlich können viele Modifikationen durchgeführt werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Schutzumfang davon abzuweichen. Daher ist es beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen, die offenbart sind, beschränkt ist, sondern dass die Erfindung alle Ausführungsformen umschließt, die in den Schutzumfang der Anmeldung fallen.
