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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Förder- und Dosiersystems, insbesondere eines Förder- und Dosiersystems für die Reaktionsmittellösung eines SCR-Katalysators. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Computerprogramm und ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, die zur Durchführung des Verfahrens geeignet sind.
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Stand der Technik
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Es sind Verfahren und Vorrichtungen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere bei Kraftfahrzeugen bekannt, in deren Abgasbereich ein SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) angeordnet ist, der die im Abgas der Brennkraftmaschine enthaltenen Stickoxide (NOx) in Gegenwart eines Reduktionsmittels zu Stickstoff reduziert. Hierdurch kann der Anteil von Stickoxiden im Abgas erheblich verringert werden. Für den Ablauf der Reaktion wird Ammoniak (NH3) benötigt, das dem Abgas zugemischt wird. Als Reaktionsmittel werden NH3 oder NH3-abspaltende Reagenzien eingesetzt. In der Regel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung verwendet, die stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgasstrang eingedüst wird.
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Die Harnstofflösung wird üblicherweise in einem Harnstofflösungstank in dem Kraftfahrzeug vorgehalten. Zur Förderung der Harnstofflösung ist im Allgemeinen ein Förder- und Dosiersystem vorgesehen, das neben dem Harnstofflösungstank eine Fördereinheit, eine Druckleitung, eine Dosiereinheit, die erforderliche Sensorik sowie eine elektronische Steuereinheit umfasst. Weiterhin ist eine oder sind mehrere Heizeinrichtung(en) vorgesehen, die das Förder- und Dosiersystem bei tiefen Umgebungstemperaturen beheizen und gefrorenes Medium gegebenenfalls auftauen können, sodass das System in Dosierbereitschaft versetzt werden kann. Zur bedarfsgerechten Dosierung fördert die Förderpumpe die gewünschte und erforderliche Menge der Harnstofflösung aus dem Tank. Die Harnstofflösung wird in einem Systemdruckbereich in die Druckleitung eingespeist und über die Dosiereinheit, die ein oder mehrere Dosierventile umfassen kann, in den Abgasstrang eingesprüht.
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Um bei niedrigen Temperaturen Schädigungen an den empfindlichen Bauteilen dieses Systems, insbesondere an dem oder den Dosierventil(en), durch Eisdruck zu vermeiden, ist es oftmals vorgesehen, dass nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine bzw. des Kraftfahrzeugs die Harnstofflösung aus der Dosiereinheit zurück in die Druckleitung oder in den Tank gesaugt wird. Hierfür kann beispielsweise eine Förderpumpe mit einer Umschalteinheit, beispielsweise einem 4/2-Wegeventil, vorgesehen sein. In anderen Systemen ist ein separater Rücklaufkanal mit Schaltventil oder mit einer separaten Rückförderpumpe vorgesehen, der das Rücksaugen von Medium aus der Dosiereinheit erlaubt.
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Wenn das System bei niedrigen Umgebungstemperaturen beheizt werden muss und das Medium im System teilweise oder komplett aufgetaut wird, können nach diesem sogenannten „Defrost“-Prozess oder Auftauzyklus undefinierte Startbedingungen und gegebenenfalls lokal stark unterschiedliche Zustände des Mediums vorliegen. Um hiermit einhergehende Ungenauigkeiten bei der Dosierung zu vermeiden, kann eine Spülung unter Einbeziehung des Rücklaufpfades vorgenommen werden, wobei Medium aus dem Tank mittels der Förderpumpe bei geschlossener Dosiereinheit gefördert wird und über den Rücklaufpfad zurück in den Tank geleitet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Förder- und Dosiersystems bereit zu stellen, bei dem Fehler, insbesondere Blockierungen, erkannt und gegebenenfalls behoben werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Förder- und Dosiersystems gelöst, wie es sich aus dem Anspruch 1 ergibt. Bevorzugte Ausgestaltungen dieses Verfahrens sowie ein entsprechendes Computerprogramm und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren geht von einem hydraulischen Förder- und Dosiersystem aus, bei dem ein flüssiges Medium beispielsweise aus einem Vorratsbehältnis gefördert und unter Druck über eine Dosiereinheit beispielsweise in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine eindosiert wird. Hierbei kann es sich insbesondere um das Förder- und Dosiersystem für die Reaktionsmittellösung (Harnstofflösung) eines SCR-Katalysators handeln. Das System umfasst einen Förderpfad mit wenigstens einer Förderpumpe und einen Rücklaufpfad oder Rückförderpfad zum Rücksaugen des Mediums aus der Dosiereinheit. Der Rücklaufpfad kann beispielsweise über ein schaltbares Ventil im Rücklauf aktiviert werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass eine separate Rückförderpumpe im Rücklaufpfad vorgesehen ist. Das Medium kann somit aus dem druckseitigen Bereich des Fördersystems in einen Tank zurück gesaugt werden, um beispielsweise nach dem Abstellen eines entsprechend ausgestatteten Kraftfahrzeugs das flüssige Medium aus der Dosiereinheit und gegebenenfalls auch aus dem übrigen druckseitigen Bereich des Systems entfernen zu können. Hierdurch werden bei tiefen Temperaturen Schädigungen an den Bauteilen, insbesondere an den Dosierventilen, durch den von gefrorenem Medium verursachten Eisdruck vermieden. Weiterhin können Heizeinrichtungen vorgesehen sein, um das flüssige Medium, beispielsweise die Harnstofflösung, nach einem Einfrieren wieder auftauen zu können. Ein solches Förder- und Dosiersystem erlaubt einen Spülvorgang über den Rücklaufpfad, wobei mittels der Förderpumpe Medium aus dem Tank gefördert und bei geschlossener Dosiereinheit über den Rücklaufpfad in den Tank zurück geleitet wird. Eine solche Spülung kann beispielsweise nach einem Auftauen des Mediums sinnvoll sein. Erfindungsgemäß wird während und/oder nach einem solchen Spülvorgang der Druck im System erfasst und ausgewertet, um auf diese Weise eine Plausibilisierung des Rücklaufpfades vorzunehmen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere bei einem Systemstart oder bei einem System-Reset bzw. einem System-Wiederstart durchgeführt werden. Erfindungsgemäß kann festgestellt werden, ob im System und insbesondere im Rücklaufpfad ein Fehler vorliegt. Insbesondere kann so festgestellt werden, ob der Rücklauf blockiert ist. Eine Blockierung kann beispielsweise dadurch verursacht sein, dass gefrorenes Medium noch nicht vollständig aufgetaut ist. Weiterhin können Verstopfungen insbesondere im Rücklauf durch Verschmutzungen oder Ähnliches, beispielsweise im Umschaltventil, zustande kommen. Weiterhin kann beispielsweise auch eine Blockierung der gegebenenfalls vorhandenen Rückförderpumpe vorliegen. Vorzugsweise kann der Fehler bzw. die Fehlerursache im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter eingegrenzt werden, wie später noch erläutert werden wird.
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Wenn kein Fehler feststellbar ist, ist von einem offenen Rücklauf und einer funktionierenden Rückförderpumpe, sofern vorhanden, auszugehen, sodass der Systembetrieb weitergeführt werden kann. Dann kann beispielsweise der Systemstart bis zur Erreichung der Dosierbereitschaft weitergeführt werden. Im Fehlerfall ist von einem blockierten oder nicht aufgetauten Rücklauf oder gegebenenfalls von einer blockierten Rückförderpumpe auszugehen. Herkömmlicherweise wird der Rücklaufpfad nicht auf seine Funktionalität hin überprüft, da die Dosierbereitschaft des Förder- und Dosiersystems auch unabhängig von einem funktionsfähigen Rücklauf erreicht werden kann. Dies birgt jedoch das Problem, dass bei einem blockierten oder noch nicht aufgetauten Rücklaufpfad das System nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs nicht ordnungsgemäß entlastet und entleert oder teilentleert werden kann. Dadurch kann es beim Einfrieren des Mediums im System zu Komponentenschäden kommen. Außerdem ist kein System-Reset durch Spülen möglich, sodass zum Beispiel Luftblasen in der Förderpumpe verbleiben können. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Plausibilisierungsverfahrens ist es ohne großen Aufwand möglich, die Funktionalität des Rücklaufpfades zu überprüfen und vorhandene Fehler, also insbesondere Blockierungen, zu erkennen und gegebenenfalls zu beheben. So kann ein Systembetrieb mit defektem Rücklauf vermieden werden, sodass damit einhergehende eventuell eintretende Folgefehler ausgeschlossen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann erkannt werden, ob der Rücklauf gegebenenfalls nicht vollständig aufgetaut ist. So können Komponentenschädigungen durch erneutes oder verstärktes Einfrieren nach einem Systemstopp vermieden werden. Weiterhin kann durch das erfindungsgemäße Plausibilisierungsverfahren erkannt werden, ob das Auftauen von gefrorenem Medium im System zufriedenstellend erfolgt. Insbesondere bei Systemen, bei denen die Rückförderpumpe rein gesteuert betrieben wird, kann die Heizleistung beim Auftauen zu niedrig sein, da die Temperaturinformationen der Pumpenspule ungenügend sein können. Hierdurch kann es sein, dass das Auftauen grundsätzlich zu langsam erfolgt. Die hiermit einhergehenden Blockierungen im Rücklaufpfad durch nicht vollständig aufgetautes Medium werden erfindungsgemäß erkannt, sodass die Bedingungen für den Auftauvorgang besser eingestellt werden können.
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Die erfindungsgemäße Auswertung des Drucks im System findet während und/oder nach dem Spülvorgang des Rücklaufpfades statt. Für die Spülung wird das Dosierventil oder allgemein die Dosiereinheit geschlossen und die Förderpumpe kann mit einer applizierbaren Frequenz angesteuert werden. Währenddessen wird der Rücklaufpfad geöffnet. Hierfür kann das entsprechende Schaltventil im Rücklauf geöffnet werden oder bei einer gegebenenfalls vorhandenen Rückförderpumpe im Rücklaufpfad (Rückförderpfad) kann die Rückförderpumpe mit einer applizierbaren Frequenz angesteuert werden, sodass die Pumpfunktion aktiv ist. Andererseits ist es auch möglich, dass die gegebenenfalls vorhandene Rückförderpumpe ohne Taktung mit 100 % angesteuert wird, sodass deren Ventilfunktion aktiv und der Rücklaufpfad komplett offen ist, ohne dass ein aktives Rückpumpen stattfindet. Während dieses Betriebszustandes wird erfindungsgemäß das Drucksignal beobachtet und ausgewertet. Das erforderliche Drucksignal kann beispielsweise über einen Drucksensor erhalten werden, der derart im System verbaut ist, dass der Druck im Spülkreislauf messbar ist. Das Verfahren ist jedoch auch bei Systemen ohne Drucksensor einsetzbar, bei denen eine Druckinterpretation beispielsweise aus dem Stromsignal der Förderpumpe abgeleitet wird. Im Zuge der Auswertung des Drucks wird insbesondere überprüft, ob eine applizierbare Druckschwelle (plimit) überschritten wird oder überschritten wurde. Wenn ein gewisser Druck aufgebaut wird, ist davon auszugehen, dass eine Blockierung im Rücklaufpfad vorliegt. Bei einem Überschreiten der Druckschwelle wird daher auf einen Fehler im Rücklaufpfad geschlossen.
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Zur Auswertung der Drucksignale kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Überschreiten der Druckschwelle innerhalb einer bestimmten applizierbaren Zeit auftritt. Alternativ oder zusätzlich kann überprüft werden, ob das Überschreiten der Druckschwelle unterhalb einer applizierbaren Fördermenge oder Fördermasse und/oder unterhalb einer applizierbaren Hubanzahl der Förderpumpe und/oder gegebenenfalls der Rückförderpumpe auftritt. Für diese Auswertung können Drucksignale herangezogen werden, die während des Spülvorganges erfasst werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die Drucksignale nach Abschluss des Spülvorgangs aufgenommen und ausgewertet werden und beispielsweise mit geeigneten Referenzwerten verglichen werden. Auf diese Weise ist ein signifikanter und nachhaltiger Druckaufbau feststellbar, der als Hinweis für eine teilweise oder komplette Blockierung des Rücklaufkanals zu werten ist. Hieraus kann beispielsweise geschlossen werden, dass der Rücklaufkanal bzw. das darin enthaltene Medium nicht komplett aufgetaut ist, sofern die Plausibilisierung beispielsweise nach einem Auftauzyklus durchgeführt wurde.
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Vorzugsweise ist bei der Plausibilisierung eine Entprellung bei der Auswertung vorgesehen, sodass temporäre Druckspitzen nicht zu einer falschen Detektion von Fehlern führen können.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass im Fehlerfall die Dosiereinheit nicht geöffnet wird. Dies hat den Vorteil, dass im druckseitigen System gegebenenfalls vorhandenes Gas im Leitungssystem verbleibt. Dieses Gasvolumen im System stellt einen Schutz für das Dosierventil dar, wenn es zu einem (erneuten) Einfrieren des Mediums kommt. Auch für andere Bauteile im System, kann das im System verbleibende Gas einen Komponentenschutz bewirken.
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Zweckmäßigerweise ist für die Spülung eine ausreichende Zeitdauer vorgesehen, um das im System gegebenenfalls vorhandene Gasvolumen insbesondere im druckseitigen System zu berücksichtigen. Der Druckaufbau benötigt eine längere Zeit, wenn im System Gasvolumina vorhanden sind, sodass durch eine ausreichend lange Applikationszeit sichergestellt wird, dass der Druckaufbau im Fehlerfall tatsächlich stattfinden kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann prinzipiell bei allen ausreichend langen Spülvorgängen eingesetzt werden. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass für die erfindungsgemäße Plausibilisierung des Rücklaufpfades weitere Freigabebedingungen vorgegeben werden. Beispielsweise kann die Durchführung der erfindungsgemäßen Plausibilisierung davon abhängig gemacht werden, ob zuvor ein Auftauzyklus durchgeführt wurde. Insbesondere bei einem Auftauen von gefrorenem Medium kann das Problem einer Blockierung des Rücklaufpfades auftreten, insbesondere wenn das Medium nicht vollständig aufgetaut wurde. Um einen solchen Fall rechtzeitig zu erkennen und damit einhergehende Probleme zu vermeiden, wird das erfindungsgemäße Verfahren in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung also nach der Durchführung eines Auftauzyklus und/oder nach einem Warmstart, der einem Fahrzyklus folgt, bei dem ein Auftauzyklus durchgeführt wurde, durchgeführt. Wenn insbesondere in diesen Fällen ein Fehler im Rücklaufpfad festgestellt wird, kann ein erneuter Auftauzyklus angefordert werden, um das gegebenenfalls noch nicht vollständig aufgetaute Medium vollständig aufzutauen. Durch eine anschließend durchgeführte erneute Plausibilisierung kann festgestellt werden, ob die Blockierung aufgehoben wurde, um dann gegebenenfalls den regulären Systembetrieb weiterzuführen.
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Weitere Freigabebedingungen können sein, dass kein Fehler in der zuständigen Aktorik und/oder Sensorik vorliegt. Weiterhin können andere anwendungsspezifische Freigabebedingungen alternativ oder zusätzlich vorgegeben werden, beispielsweise bestimmte Temperaturwerte, Vorgaben zu den Abstellzeiten des Fahrzeugs usw.. Durch geeignete Freigabebedingungen kann das erfindungsgemäße Verfahren anwendungsspezifisch angepasst und optimiert werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Unterscheidung von verschiedenen Fehlerursachen bei einem blockierten Rücklauf. Hierbei kann eine Unterscheidung zwischen Fehlern vorgenommen werden, die durch eine entsprechende Systemsteuerung (on-board) behoben werden können (F1-Fehler) und Fehlern, die extern (off-board), d.h. also insbesondere in einer Werkstatt, behoben werden müssen (F2-Fehler). Die Ursache für einen F1-Fehler kann vor allem nicht vollständig aufgetautes Medium im Rücklauf sein. Das noch gefrorene Medium im Rücklauf kann im Allgemeinen durch einen erneuten Auftauzyklus verflüssigt werden, sodass sich dieser Fehler durch eine entsprechende Systemsteuerung beheben lässt. Erfindungsgemäß kann zunächst angenommen werden, dass im Fehlerfall ein F1-Fehler vorliegt und der Rücklauf mit hoher Wahrscheinlichkeit noch eingefroren ist. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht in diesem Fall vor, dass durch die Systemsteuerung ein erneuter Auftauzyklus angefordert wird. Dieser erneute Auftauzyklus kann applikativ kürzer vorgegeben werden als der vorausgegangene Auftauzyklus. Anschließend kann eine erneute Plausibilisierung des Rücklaufes bei einem nachfolgenden Spülvorgang erfolgen. Die Anzahl der möglichen Wiederholungen hierbei kann applikativ begrenzt werden.
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Wenn trotz mehrfacher Anforderung eines Auftauzyklus der Rücklauf weiterhin blockiert bleibt und der Fehler also nicht behoben wird, so kann mit hoher Wahrscheinlichkeit davon ausgegangen werden, dass ein F2-Fehler vorliegt. In diesen Fällen kann also auf einen extern zu behebenden Fehler geschlossen werden, sodass eine entsprechende Warnmeldung bzw. ein Fehlereintrag vorgenommen werden kann. Ursachen in diesem Fall können beispielsweise eine defekte Rückförderpumpe oder ein durch Verschmutzungen blockiertes Sieb im Rücklauf sein. Die erfindungsgemäße Plausibilisierung kann in diesen Fällen für die Werkstatt ein hilfreiches „Pin-Pointing“ sein, wobei ein zielgerichteter Hinweis auf die Fehlerursache und/oder den Fehlerort geliefert wird.
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Wenn es häufiger auftritt, dass der Rücklauf mit mehreren Auftauzyklen aufgetaut werden muss, also wenn mehrfach ein weiterer Auftauzyklus angefordert wird, kann es vorgesehen sein, dass die Systemsteuerung als Adaption die Auftauzeit verlängert. Dem liegt zugrunde, dass aller Wahrscheinlichkeit nach die Auftauzeit im ersten Auftauzyklus nicht ausreichend ist, um das gefrorene Medium vollständig aufzutauen. Dies kann erfindungsgemäß erkannt werden, sodass die Auftauzeit entsprechend verlängert werden kann. Durch dieses Einlernen (Adaption) kann die Häufigkeit für einen notwendigen weiteren Auftauzyklus signifikant verringert werden.
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Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogramm, das alle Schritte des beschriebenen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ausgeführt wird. Weiterhin umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder einem Steuergerät ausgeführt wird. Die Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens als Computerprogramm bzw. als Computerprogrammprodukt hat den Vorteil, dass dieses Programm ohne weiteres auch bei bestehenden Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann, um so die Vorteile des erfindungsgemäßen Plausibilisierungsverfahrens nutzen zu können.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung der Komponenten eines herkömmlichen Systems für die Förderung und Dosierung eines flüssigen Mediums mit einer Rückförderpumpe;
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2 eine schematische Darstellung der Komponenten eines herkömmlichen Systems für die Förderung und Dosierung eines flüssigen Mediums mit einem Rückschaltventil im Rücklauf und
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3 schematisches Flussdiagramm zur Illustrierung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die 1 und 2 illustrieren zwei derzeit aktuelle hydraulische Förder- und Dosiersysteme, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist jedoch nicht auf derartige Systeme beschränkt. Vielmehr kann das erfindungsgemäße Plausibilisierungsverfahren auch für andere hydraulische Förder- und Dosiersysteme eingesetzt werden, die einen separaten Rücklaufpfad oder Rückförderpfad aufweisen.
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1 zeigt in schematischer Weise ein Förder- und Dosiersystem beispielsweise für die Reaktionsmittellösung eines SCR-Katalysators. Die Reaktionsmittellösung (Harnstofflösung) wird in einem Reaktionsmitteltank 10 vorgehalten. Zur Entnahme und Förderung des Reaktionsmittels ist ein Fördermodul 20 mit einer Förderpumpe 21 vorgesehen. Das für eine Abgasnachbehandlung erforderliche Reaktionsmittel wird aus dem Tank 10 entnommen und von der Förderpumpe 21 in eine Druckleitung 40 eingespeist. Über die Dosiereinheit bzw. das Dosierventil 50 wird das Reaktionsmittel unter Druck in dem Abgasstrang (nicht gezeigt) stromaufwärts des SCR-Katalysators (nicht gezeigt) eingesprüht. Für die präzise Eindüsung der Reaktionsmittellösung in den Abgasstrang ist der Druck in der Dosiereinheit 50 maßgeblich. Der Druck kann über einen Drucksensor (nicht gezeigt) oder beispielsweise aus einer Druckinterpretation des Stromsignals der Förderpumpe 21 erfasst bzw. abgeleitet werden.
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Bei einem Einfrieren der Reaktionsmittellösung bei tiefen Außentemperaturen kann es an den empfindlichen Bauteilen des Systems, insbesondere am Dosierventil 50, zu Schädigungen durch Eisdruck kommen. Um dies zu vermeiden, ist ein Rücksaugen des Mediums aus dem Dosierventil 50 und gegebenenfalls aus der Druckleitung 40 nach einem Abstellen des Kraftfahrzeugs vorgesehen. In der in 1 illustrierten Ausgestaltung des Systems ist hierfür ein separates Rückfördermodul 30 mit einer Rückförderpumpe 31 vorgesehen. Das Förderund Dosiersystem lässt sich in einen Förderpfad 60 und einen Rücklaufpfad (Rückförderpfad) 70 untergliedern. Das Rückfördermodul 30 umfasst weiterhin ein Ansaugventil 32 und ein Auslassventil 33. In entsprechender Weise ist im Fördermodul 20 ebenfalls ein Ansaugventil 22 und ein Auslassventil 23 vorgesehen. Bei der Förderpumpe 21 und der Rückförderpumpe 31 kann es sich beispielsweise um Hubkolbenpumpen handeln, die jeweils einen Hubmagneten, eine Feder, eine Membran und einen Hubkolben umfassen. Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist jedoch nicht auf derartige Hubmagnetpumpensysteme beschränkt. Das erfindungsgemäße Plausibilisierungsverfahren kann beispielsweise auch bei Pumpensystemen mit anderen Pumpenantrieben, wie beispielsweise Rotationsmotoren oder Schrittmotoren, eingesetzt werden.
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2 illustriert ein anderes Förder- und Dosiersystem, das ebenfalls für die Förderung und Dosierung des Reaktionsmittels für einen SCR-Katalysator eingesetzt werden kann. Im Unterschied zu dem in 1 gezeigten System ist in dieser Ausgestaltung der Rücklaufpfad mit einem Schaltventil 300 statt einer Rückförderpumpe ausgestattet. Die anderen Komponenten entsprechen im Wesentlichen den Komponenten des Systems aus 1 und sind mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen. Bei dem System in 2 kann durch entsprechende Schaltung des Schaltventils 300 der Rücklaufkanal bzw. der Rücklaufpfad geöffnet werden, wodurch das Medium in dem Tank 10 zurückgeschoben werden kann. Es ist jedoch nicht möglich, das Medium im Rücklaufpfad aktiv zu pumpen. Bei diesem System ist lediglich ein Impulsrücksaugen für kleine Rücksaugmengen möglich.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Plausibilisierung des Rücklaufpfades wird während und/oder nach einem Spülvorgang durchgeführt, bei dem das Dosierventil 50 geschlossen und die Förderpumpe 21 aktiv angesteuert wird. Gleichzeitig ist der Rücklaufpfad geöffnet, beispielsweise durch Öffnen des Schaltventils 300 (2) oder durch Ansteuern einer offenen Ventilfunktion der Rückförderpumpe 31 oder durch aktives Pumpen der Rückförderpumpe 31 (1). Während dieses Spülvorgangs sollte das Medium im Kreis aus dem Tank und über den Rücklaufpfad zurück in den Tank gefördert werden. Während dieser Betriebsphase wird erfindungsgemäß der Druck im System erfasst, insbesondere der Druck stromabwärts der Förderpumpe 21 und stromaufwärts der Rückförderpumpe 31 bzw. des Schaltventils 300 im Rücklauf. Hierfür können Drucksignale von gegebenenfalls entsprechend vorhandenen Drucksensoren verwendet werden. Andererseits ist es auch möglich, eine Druckinterpretation beispielsweise aus dem Stromsignal der Förderpumpe 21 abzuleiten, sodass das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Systemen ohne Drucksensor mit indirekter Druckermittlung eingesetzt werden kann. Bei einem nachhaltigen Überschreiten einer applizierbaren Druckschwelle wird darauf geschlossen, dass ein Fehler im Rücklaufpfad vorliegt. In diesem Fall ist der Rücklaufkanal vollständig oder teilweise blockiert. Der Grund hierfür kann beispielsweise sein, dass nach einem Auftauzyklus das Medium noch nicht vollständig aufgetaut ist. Auch in einem Fehlerfall sollte das Dosierventil 50 vorzugsweise geschlossen bleiben, sodass im System gegebenenfalls vorhandene Gaseinschlüsse nicht entweichen und bei einem Einfrieren des Mediums als Komponentenschutz zur Verfügung stehen. Wenn kein signifikanter Druckaufbau während des erfindungsgemäßen Plausibilisierungsverfahrens feststellbar ist, ist davon auszugehen, dass der Rücklaufkanal ausreichend offen ist, sodass der reguläre Systembetrieb weitergeführt werden kann.
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3 zeigt ein Flussdiagramm zur Illustrierung einer beispielhaften Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in dieser Ausgestaltung des Verfahrens die Plausibilisierung eingesetzt wird, um insbesondere nach einem Auftauzyklus zu überprüfen, ob der Rücklaufkanal fehlerfrei ist. Nach dem Start 100 wird im Schritt 110 zunächst überprüft, ob der Betriebszustand des Spülens des Fördersystems und insbesondere des Rücklaufs vorliegt. Dieses Spülen des Systems bei geschlossenem Dosierventil, aktiver Förderpumpe und geöffnetem Rücklaufpfad, gegebenenfalls mit Pumpbetrieb der Rückförderpumpe, kann beispielsweise nach jedem Auftauzyklus regulär vorgesehen sein. Wenn dieser Betriebszustand nicht vorliegt, wird vom Schritt 110 zurück zum Start 100 gesprungen. Wenn der Betriebszustand „Spülen“ vorliegt, wird im nachfolgenden Schritt 120 überprüft, ob ein Auftauzyklus im Förder- und Dosiersystem vorangegangen ist. Ist dies nicht der Fall, wird zum Start 100 zurückgesprungen. Ist ein Auftauzyklus vorangegangen, möglicherweise auch in einem vorangegangenen Fahrzyklus, der vor einem Warmstart erfolgte, werden im Schritt 130 Druckwerte aufgenommen, die während und/oder nach dem Spülvorgang erfassbar sind. Die Druckwerte können beispielsweise von Drucksensoren an geeigneter Stelle im Förder- und Dosiersystem stammen. Die Druckwerte können aber auch indirekt beispielsweise durch eine Druckinterpretation aus dem Stromsignal der Förderpumpe ermittelt werden. Die Druckwerte werden im Schritt 140 dahingehend ausgewertet, ob sie eine applizierbare Schwelle (p > plimit) überschreiten. Hierbei kann beispielsweise überprüft werden, ob die applizierbare Schwelle plimit innerhalb einer bestimmten applizierbaren Zeit und/oder unterhalb einer applizierbaren Fördermenge oder Fördermasse und/oder unterhalb einer applizierbaren Hubanzahl der Förderpumpe und/oder gegebenenfalls der Rückförderpumpe überschritten wird. Ist dies nicht der Fall, ist von einem fehlerfreien System auszugehen und der reguläre Systembetrieb 150 kann weitergeführt werden. Beispielsweise kann der Systemstart bis zur Erreichung der Dosierbereitschaft weitergeführt werden. Ist die vorgebbare Grenze plimit erreicht bzw. überschritten, wird zunächst davon ausgegangen, dass ein Fehler F1 vorliegt. „Fehler F1“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass der Fehler durch eine entsprechende Systemsteuerung behoben werden kann. Insbesondere wird davon ausgegangen, dass der Fehler auf einem noch eingefrorenen Rücklauf bzw. auf nicht vollständig aufgetautem Medium im Rücklauf beruht. Im Schritt 160 wird daher ein Auftauzyklus angefordert. Anschließend werden in oder nach einem nachfolgenden Spülvorgang bei geschlossenem Dosierventil im Schritt 170 erneut Druckwerte aufgenommen bzw. ausgewertet. Bei einer Auswertung der Druckwerte im Schritt 180 wird überprüft, ob die applizierbare Schwelle plimit bei den Druckwerten überschritten wird. Es wird also überprüft, ob erneut ein signifikanter und nachhaltiger Druckaufbau stattfindet. Wird die Druckschwelle nicht überschritten, ist davon auszugehen, dass die Blockierung behoben ist. Die Annahme, dass ein Fehler F1 vorlag, ist demnach richtig gewesen. Es kann wieder in einen regulären Systembetrieb 190 übergegangen werden. Wird im Schritt 180 jedoch festgestellt, dass die Druckschwelle plimit überschritten wurde, kann unter Umständen wieder zum Schritt 160 zurückgesprungen werden und ein neuer Auftauzyklus angefordert werden. Falls nicht davon auszugehen ist, dass der Fehler durch ein weiteres Auftauen im System behoben werden kann, erfolgt nach einem Überschreiten der Druckgrenze plimit im Überprüfungsschritt 180 die Fehlerausgabe 200, wonach ein nur extern zu behebender Fehler, also ein Fehler F2, vorliegt. In diesem Fall beruht die Blockierung im Rücklaufpfad nicht auf nicht ausreichend aufgetautem Medium im System, sondern auf einer anderen Ursache, beispielsweise auf einem verstopften Sieb oder einer blockierten oder defekten Rückförderpumpe.
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Wenn der Fehler durch einen (oder mehrere) erneute Auftauzyklen behoben werden konnte (Schritt 190) kann optional eine Adaption oder ein Einlernen im Schritt 195 vorgesehen sein, wobei die Heizzeiten während eines Auftauzyklus in der Systemsteuerung angepasst und erhöht werden. Dies ist insbesondere in den Fällen vorteilhaft, in denen das System systematisch, also in wiederholter Weise, durch mehrfache Auftauanforderungen „geheilt“ werden konnte. In diesen Fällen ist davon auszugehen, dass die ursprünglich vorgesehenen Auftauzeiten nicht ausreichend waren.
