DE102013209008B4 - Verfahren zum Steuern eines Diagnosemoduls für einen Abgassensor sowie entsprechend ausgebildetes Fahrzeug - Google Patents
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Abstract
Fahrzeug, umfassend: einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaspfad, der zur Strömung eines Abgases konfiguriert ist; wobei der Motor in der Lage ist, Kraftstoff aufzunehmen, und eine Motordrehzahl definiert; zumindest einen Abgassensor, der in dem Abgaspfad angeordnet ist; einen Controller, der funktional mit dem Abgassensor und mit dem Motor verbunden ist; ein Diagnosemodul für den Abgassensor, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosemodul eingeschaltet ist, wenn ein oder mehrere vordefinierte Betriebsparameter eingehalten sind; wobei der Controller das Diagnosemodul abschaltet, wenn mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind; wobei die Eintrittsbedingungen umfassen: – dass die Motordrehzahl größer als eine Schubabschaltungsschwelle ist, wobei die Schubabschaltungsschwelle diejenige Motordrehzahl ist, bei der der Kraftstoff zu dem Motor unterbunden wird; – dass kein Kraftstoff an den Motor geliefert wird; und – dass ein Fahrzeugabgasbremsmodus aktiviert ist, so dass der Abgaspfad von dem Motor versperrt ist; und wobei der Controller das Diagnosemodul erneut einschaltet, wenn eine der Eintrittsbedingungen nicht mehr erfüllt ist.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Diagnosemoduls für einen Abgassensor in einem Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6 sowie ein entsprechend ausgebildetes Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie beispielsweise aus der
DE 10 2009 046 232 A1 bekannt. - HINTERGRUND
- Abgassensoren werden typischerweise in Kraftfahrzeugen verwendet, um Bestandteile in dem Abgas, das von dem Motor erzeugt wird, zu messen. Das Abgas kann Kohlenwasserstoffe, Kohlenmonoxid, Stickoxid (NOx), Sauerstoff und andere Gase enthalten. Messungen von den Abgassensoren unterstützen eine Einstellung der Betriebsparameter des Fahrzeugs, wie die Betriebsparameter, die Kohlenwasserstoffemissionen reduzieren und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessern. Es können Diagnosemodule von dem Fahrzeugdiagnosesystem verwendet werden, um eine richtige Funktion der Abgassensoren sicherzustellen.
- ZUSAMMENFASSUNG
- Es sind ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 6 und ein Fahrzeug mit dem Merkmal des Anspruchs 1 mit einem Controller zum Steuern eines Diagnosemoduls für einen Abgassensor in einem Fahrzeug vorgesehen.
- Eine andere Eintrittsbedingung kann darin bestehen, dass ein Fahrzeugzeugschleppmodus aktiviert ist und/oder ein Fahrzeuggetriebe von einem dritten Gang zu einem zweiten Gang geschaltet wird.
- Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Abgassensor in einem Nachbehandlungssystem und einem Controller, der einen Algorithmus, wie hier dargestellt ist, verwendet, um ein Diagnosemodul für den Abgassensor zu steuern; -
2 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Diagnosemoduls für den in1 gezeigten Abgassensor beschreibt; und -
3 ist eine schematische Schnittdarstellung des in1 gezeigten Abgassensors. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
- Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleichen oder ähnlichen Komponenten über die verschiedenen Figuren hinweg entsprechen, ist ein Fahrzeug
10 mit einem Verbrennungsmotor12 in1 gezeigt. Das Fahrzeug10 weist einen Kompressor14 auf, der durch eine Turbine16 über eine Turboladerwelle18 angetrieben ist. Bezug nehmend auf1 nimmt der Kompressor14 Ansaugfluid20 von einem Ansaugfilter22 auf. Der Kompressor14 ist derart konfiguriert, das Ansaugfluid20 so zu komprimieren, dass ein Strom an komprimiertem Fluid24 erzeugt wird. Ein Ansaugdrosselventil26 kann verwendet werden, um den Massendurchfluss des Ansaugfluids20 zu modulieren. Der Motor20 nimmt das komprimierte Fluid24 auf und kann dieses mit Kraftstoff kombinieren, um ein Motorarbeitsfluid zur Kompression und Expansion in zumindest einer Kammer (nicht gezeigt) in dem Motor12 zu erzeugen. Während des Verbrennungsprozesses in dem Motor12 werden verschiedene chemische Verbindungen gebildet, einschließlich Kohlendioxid, Wasser, Kohlenmonoxid, Stickoxiden, wie NO und NO2 (hier gemeinsam als ”NOx” bezeichnet), nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe, Schwefeloxide und andere Verbindungen. Der Motor12 erzeugt ein Abgas30 (das diese Komponenten enthält), das an einen Abgaspfad32 freigesetzt wird. Der Motor12 ist mit einem Getriebe38 verbunden. - Bezug nehmend auf
1 ist die Turbine16 durch eine variable Turbinendüse40 positioniert, um zumindest einen Anteil des Abgases30 aufzunehmen. Die Turbine16 ist derart konfiguriert, Arbeit von dem Abgas30 zu entnehmen, um den Kompressor14 über die Turboladerwelle18 anzutreiben. Bezug nehmend auf1 weist die variable Turbinendüse40 eine Mehrzahl bewegbarer Flügel42 auf, die um einen Einlass44 der Turbine16 angeordnet sind. Die variable Turbinendüse40 ist derart konfiguriert, dass sie moduliert werden kann, um eine oder mehrere Steuerspezifikationen einzuhalten. Die variable Turbinendüse40 kann derart konfiguriert sein, eine Öffnungsfläche um den Einlass44 zwischen den Flügeln42 abhängig von den Motorbetriebsbedingungen variabel zu steuern. Anhand nicht beschränkender Beispiele kann die variable Turbinendüse40 Flügel42 , die rotieren oder gleiten, oder stationäre Flügel42 aufweisen, wobei eine axiale Breite des Einlasses44 selektiv blockiert wird, wie dem Fachmann bekannt ist. - Bezug nehmend auf
1 kann das Fahrzeug10 optional ein Abgasventil46 aufweisen, das in dem Abgaspfad32 positioniert und derart konfiguriert ist, den Durchgang des Abgases30 durch den Abgaspfad32 zu beschränken. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels können das Ansaugdrosselventil26 und das Abgasventil46 ein Klappenventil sein; wobei jedoch ein beliebiger geeigneter Typ von Strömungsbegrenzungsvorrichtung verwendet werden kann. Ein Abgasdrucksensor48 kann so positioniert sein, dass er einen statischen Druck oder einen Gesamtdruck für das Abgas30 detektiert oder ableitet. - Bezug nehmend auf
1 kann der Motor12 einen Abgasbremsmodus50 aufweisen, der von einem Anwender beispielsweise durch Drücken eines Knopfes in dem Armaturenbrett selektiv betätigt werden kann. Der Abgasbremsmodus50 funktioniert durch Versperren des Abgaspfades32 von dem Motor12 , um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu reduzieren, ohne die regulären Betriebsbremsen (nicht gezeigt) verwenden zu müssen. Bezug nehmend auf1 kann der Abgasbremsmodus50 durch Modulieren der variablen Turbinendüse40 , d. h. Aktivieren des Abgasbremsmodus50 durch Bewegen der Turbinenschaufeln und -flügel42 zu einer im Wesentlichen geschlossenen Position, gesteuert werden. Optional dazu kann der Abgasbremsmodus50 durch Modulieren des Abgasventils46 gesteuert werden, um die Strömung von Abgas30 im Wesentlichen zu beschränken. - Bezug nehmend auf
1 kann der Motor12 einen Zug-/Schleppmodus52 aufweisen, der durch einen Anwender selektiv betrieben werden kann (wie durch Drücken eines Knopfes in dem Armaturenbrett). Der Zug-/Schleppmodus52 kann selektiv in Eingriff gebracht werden, wenn das Fahrzeug10 eine schwere Last zieht. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels kann der Zug/Schleppmodus52 Drehmoment durch Änderung der Schaltmuster in dem Fahrzeuggetriebe38 verstärken. - Wie oben angemerkt ist, weist das Abgas
30 verschiedene Verbindungen auf, wie Sauerstoff und Stickoxide, z. B. NO und NO2 (hier gemeinsam als ”NOx” bezeichnet), die während des Verbrennungsprozesses gebildet werden. Bezug nehmend auf1 weist der Abgaspfad32 einen oder mehrere Abgassensoren54 auf, die derart konfiguriert sind, Signale zu erzeugen, die den Sauerstoffgehalt und den NOx-Gehalt in dem Abgas30 angeben. Eine detaillierte schematische Darstellung eines Abgassensors54 ist in3 gezeigt und nachfolgend beschrieben. - Bezug nehmend auf
1 weist das Fahrzeug10 ein Nachbehandlungssystem55 auf, das Abgasemissionen durch chemisches Umwandeln des Abgases30 in Kohlendioxid, Stickstoff und Wasser reduziert. Das Nachbehandlungssystem55 kann umfassen: einen Oxidationskatalysator56 zum Oxidieren von Kohlenwasserstoffemissionen in dem Abgas30 zu anderen Verbindungen; eine NOx-Reduktionsvorrichtung58 , die das NOx in dem Abgas30 durch Umwandeln zu Stickstoff reduziert; und einen Partikelfilter60 zur Entfernung von Partikelmaterial oder Ruß in dem Abgas30 . Bezug nehmend auf1 weist die gezeigte Ausführungsform zwei Abgassensoren auf: einen ersten Abgassensor62 , der an einem Motorauslass stromaufwärts der NOx-Reduktionsvorrichtung58 positioniert ist, und einen zweiten Abgassensor64 , der stromabwärts der NOx-Reduktionsvorrichtung58 positioniert ist. - Ein Controller
70 ist funktional mit dem Motor12 und dem Abgassensor54 verbunden. Der Controller70 ist derart angepasst, ein Diagnosemodul72 für den Abgassensor54 auszuführen. Bei der gezeigten Ausführungsform ist das Diagnosemodul72 derart konfiguriert, eine Signalbereichsverifizierung eines Sauerstoffsensorabschnitts75 (nachfolgend beschrieben und in3 gezeigt) des Abgassensors54 auszuführen. Bei der Signalbereichsverifizierung prüft das Diagnosemodul72 , dass das von dem Sauerstoffsensorabschnitt75 erzeugte Signal in einen vorbestimmten Maximal- und Minimalwert fällt. Wenn das Signal in die vordefinierten Grenzen fällt, führt das Diagnosemodul72 allgemein keine Aktion aus. - Wenn dies nicht der Fall ist, zeigt das Diagnosemodul
72 allgemein eine Fehlernachricht. Das Diagnosemodul72 kann auch derart konfiguriert sein, andere Funktionen des Abgassensors54 zu prüfen. - Der Controller
70 optimiert die Funktion des Diagnosemoduls72 teilweise durch Ausführen eines Algorithmus100 , der in dem Controller70 vorhanden ist oder anderweitig leicht durch den Controller70 ausführbar ist. Der Controller70 kann einen oder mehrere Digitalcomputer oder Datenverarbeitungsvorrichtungen aufweisen, von denen jede einen oder mehrere Mikroprozessoren oder Speichervorrichtungen, die in der Lage sind, den Algorithmus100 auszuführen, wie auch andere Vorrichtungen besitzt, die mit dem Controller70 verbunden sind. Die Ausführung des Algorithmus100 erfolgt, wie unten unter Bezugnahme auf2 beschrieben ist. - Der Algorithmus
100 kann mit Schritt102 beginnen, wo der Controller70 von1 bestimmt, ob ein oder mehrere vordefinierte Betriebsparameter zum Einschalten des Diagnosemoduls72 eingehalten sind, wenn der Motor12 gestartet oder mit Leistung beaufschlagt ist. Beispielsweise kann der Betriebsparameter darin bestehen, dass der Motor12 bei einer Leerlaufdrehzahl für eine minimale Zeit, z. B. 10 Sekunden ist. Ein anderer Betriebsparameter kann darin bestehen, dass der Abgassensor54 für eine minimale Zeit aktiv gewesen ist. Bei einem Beispiel wird der Abgassensor54 bei Erreichen einer Schwellentemperatur als aktiv betrachtet. Bezug nehmend auf2 schaltet, sobald die Betriebsparameter eingehalten sind, der Algorithmus100 das Diagnosemodul72 ein und fährt mit Schritt104 fort. - Bezug nehmend auf
2 bestimmt bei Schritt104 der Controller70 , ob mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Wenn die Eintrittsbedingungen erfüllt sind, fährt der Algorithmus100 mit Schritt116 fort, wo der Controller70 die Ausführung des Diagnosemoduls72 abschaltet. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht erfüllt sind, fährt der Algorithmus100 zurück zu Schritt102 , wie durch Linie103 angegeben ist.2 zeigt eine erste bis fünfte Eintrittsbedingung106 ,108 ,110 ,112 und114 (nachfolgend beschrieben). - Das Diagnosemodul
72 wird abgeschaltet, wenn die erste, zweite und dritte Eintrittsbedingung106 ,108 und110 erfüllt sind, und wird wieder eingeschaltet, wenn eine der ersten, zweiten und dritten Eintrittsbedingungen106 ,108 und110 nicht mehr erfüllt ist. - Bei einer anderen Ausführungsform wird das Diagnosemodul
72 abgeschaltet, wenn jede von der ersten bis fünften Eintrittsbedingung106 ,108 ,110 ,112 und114 erfüllt ist, und wieder eingeschaltet, wenn eine der ersten bis fünften Eintrittsbedingungen106 ,108 ,110 ,112 und114 nicht mehr erfüllt ist. - Die erste Eintrittsbedingung
106 ist erfüllt, wenn die Motordrehzahl des Motors12 größer als eine Schubabschaltungsschwelle ist, wobei die Schubabschaltungsschwelle diejenige Motordrehzahl ist, bei der der Kraftstoff zu dem Motor12 unterbunden wird. Bei einem Beispiel beträgt die Schubabschaltungsschwelle 3400 U/min. Die zweite Eintrittsbedingung108 ist erfüllt, wenn kein Kraftstoff an den Motor12 geliefert wird. - Die dritte Eintrittsbedingung
110 ist erfüllt, wenn der Abgasbremsmodus50 (in1 gezeigt und oben beschrieben) aktiviert ist, so dass die Strömung des Abgases30 durch den Abgaspfad32 versperrt oder blockiert ist. Die vierte Eintrittsbedingung112 ist erfüllt, wenn der Fahrzeug-Zug-Schlepp-Modus52 (in1 gezeigt und oben beschrieben) aktiviert ist. Die fünfte Eintrittsbedingung114 ist erfüllt, wenn das Fahrzeuggetriebe38 (in1 gezeigt) von einem dritten Gang zu einem zweiten Gang geschaltet wird. - Zusammenfassend schaltet der Controller
70 das Diagnosemodul72 ab, wenn mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind, und schaltet es erneut ein, wenn eine der Eintrittsbedingungen nicht mehr erfüllt ist. Der Motor12 kann ein Kompressionszündungsmotor, wie ein Dieselmotor, oder irgendein anderer Typ von Motor sein, der ein Diagnosemodul72 verwendet. - Nun Bezug nehmend auf
3 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Abgassensors54 gemäß einer Ausführungsform gezeigt. Der Abgassensor54 kann einen Sauerstoffsensorabschnitt73 (auch als ein Lambdasensor bezeichnet) und einen NOx-Sensorabschnitt74 aufweisen. - Bezug nehmend auf
3 strömt Abgas30 von dem Abgaspfad32 zu einer ersten Kammer75 durch einen ersten Durchgang76 . Eine erste Pumpe78 ist funktional mit der ersten Kammer74 verbunden und derart konfiguriert, den relativen Sauerstoffgehalt in dem Abgas30 (relativ zu einem Referenzgas, wie atmosphärischer Luft) zu messen. Die erste Pumpe78 kann eine erste Membran79 aufweisen, die zwischen Elektroden80 angeordnet ist. Die erste Membran79 ist sauerstoffpermeabel, so dass ein Aufbringen einer elektromotorischen Kraft über die Elektroden80 bewirkt, dass der darunter liegende Sauerstoff81 in dem Abgas30 über die erste Membran79 strömt, wodurch ein Signal/Strom proportional zu dem relativen Sauerstoffgehalt in dem Abgas30 erzeugt wird. Die erste Pumpe78 kann einen Raum82 aufweisen, in den ein Referenzgas als eine Kalibrierung für das erzeugte Signal eingeführt wird. - Bezug nehmend auf
3 strömt das Abgas30 von der ersten Kammer75 zu einer zweiten Kammer83 durch einen zweiten Durchgang84 . Eine zweite Pumpe86 ist funktional mit der zweiten Kammer83 verbunden und bestimmt den relativen NOx-Gehalt des Abgases30 . Ein Katalysator88 ist in der zweiten Kammer83 angeordnet und derart konfiguriert, die Stickoxide (NOx) in dem Abgas30 zu reduzieren, wodurch Stickstoff und erzeugter Sauerstoff91 produziert werden. Der erzeugte Sauerstoff91 wird durch die zweite Pumpe86 über eine zweite Membran89 und Elektroden90 gemessen. Der erzeugte Sauerstoff91 repräsentiert den NOx-Gehalt des Abgases30 , da der darunterliegende Sauerstoff81 in dem Abgas30 in der ersten Kammer75 durch die erste Pumpe78 entfernt wurde. - Bezug nehmend auf
3 sind der erste und zweite Durchgang76 ,84 so konfiguriert, dass ein vorbestimmter Diffusionswiderstand für das Abgas30 bereitgestellt wird, das in die erste bzw. zweite Kammer74 ,82 eingeführt wird. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels können der erste und zweite Durchgang76 ,84 aus einem porösen Material bestehen, wie Zirkoniumoxid. Alternativ dazu können der erste und zweite Durchgang76 ,84 als ein kleiner Schlitz oder Loch mit einer vorbestimmten Querschnittsfläche konfiguriert sein. - Bezug nehmend auf
3 kann eine Zusatzpumpe92 funktional mit der zweiten Kammer83 verbunden und derart konfiguriert sein, eine fixierte Sauerstoffkonzentration in der zweiten Kammer83 beizubehalten. Beispielsweise kann die Zusatzpumpe92 eine Sauerstoffkonzentration von 100 Teilen pro Million beibehalten. Die Zusatzpumpe92 kann eine dritte Membran93 aufweisen, die zwischen Elektroden94 angeordnet ist. Anhand eines nicht beschränkenden Beispiels können die erste, zweite und dritte Membran79 ,89 ,93 aus einer Zirkoniumdioxidkeramik bestehen und die Elektroden80 ,90 ,94 können aus Platin bestehen. Die spezifische Konfiguration des Abgassensors54 kann gemäß der bestimmten Anwendung variiert werden.
Claims (6)
- Fahrzeug, umfassend: einen Verbrennungsmotor mit einem Abgaspfad, der zur Strömung eines Abgases konfiguriert ist; wobei der Motor in der Lage ist, Kraftstoff aufzunehmen, und eine Motordrehzahl definiert; zumindest einen Abgassensor, der in dem Abgaspfad angeordnet ist; einen Controller, der funktional mit dem Abgassensor und mit dem Motor verbunden ist; ein Diagnosemodul für den Abgassensor, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagnosemodul eingeschaltet ist, wenn ein oder mehrere vordefinierte Betriebsparameter eingehalten sind; wobei der Controller das Diagnosemodul abschaltet, wenn mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind; wobei die Eintrittsbedingungen umfassen: – dass die Motordrehzahl größer als eine Schubabschaltungsschwelle ist, wobei die Schubabschaltungsschwelle diejenige Motordrehzahl ist, bei der der Kraftstoff zu dem Motor unterbunden wird; – dass kein Kraftstoff an den Motor geliefert wird; und – dass ein Fahrzeugabgasbremsmodus aktiviert ist, so dass der Abgaspfad von dem Motor versperrt ist; und wobei der Controller das Diagnosemodul erneut einschaltet, wenn eine der Eintrittsbedingungen nicht mehr erfüllt ist.
- Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei: das Abgas Sauerstoff und Stickoxide (NOx) aufweist; und der Abgassensor umfasst: eine erste Kammer, die fluidtechnisch mit dem Abgaspfad verbunden ist, so dass das Abgas von dem Abgaspfad zu der ersten Kammer durch einen ersten Durchgang strömt; und eine erste Pumpe, die funktional mit der ersten Kammer verbunden und derart konfiguriert ist, eine relative Menge des Sauerstoffs in dem Abgas zu messen.
- Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei der Abgassensor umfasst: eine zweite Kammer, die fluidtechnisch mit der ersten Kammer verbunden ist, so dass das Abgas von der ersten Kammer zu der zweiten Kammer durch einen zweiten Durchgang strömt; und eine zweite Pumpe, die funktional mit der zweiten Kammer verbunden und derart konfiguriert ist, eine relative Menge des NOx in dem Abgas zu messen.
- Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei der erste und zweite Durchgang so konfiguriert sind, dass ein vorbestimmter Diffusionswiderstand für das in die erste bzw. zweite Kammer strömende Abgas bereitgestellt wird.
- Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Eintrittsbedingungen ferner umfassen: dass ein Fahrzeug-Zug-/Schlepp-Modus aktiviert ist; und dass ein Fahrzeuggetriebe von einem dritten Gang zu einem zweiten Gang geschaltet wird.
- Verfahren zum Steuern eines Diagnosemoduls für einen Abgassensor in einem Fahrzeug, wobei das Verfahren umfasst: Positionieren des Abgassensors in einem Abgaspfad des Fahrzeugs; gekennzeichnet durch: Einschalten des Diagnosemoduls, wenn ein oder mehrere vordefinierte Betriebsparameter eingehalten sind, wobei das Diagnosemodul derart konfiguriert ist, eine Signalbereichsverifizierung eines Sauerstoffsensorabschnitts des Abgassensors auszuführen; Abschalten des Diagnosemoduls, wenn mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind, wobei die Eintrittsbedingungen umfassen: – dass die Motordrehzahl größer als eine Schubabschaltungsschwelle ist, wobei die Schubabschaltungsschwelle diejenige Motordrehzahl ist, bei der der Kraftstoff zu dem Motor unterbunden wird; – dass kein Kraftstoff an den Motor geliefert wird; und – dass ein Fahrzeugabgasbremsmodus aktiviert ist, so dass der Abgaspfad von dem Motor versperrt ist; und erneutes Einschalten des Diagnosemoduls des Abgassensors, wenn eine der Eintrittsbedingungen nicht mehr erfüllt ist.
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