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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modellierung der Temperatur eines Dosiermoduls zur Dosierung einer Flüssigkeit in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei die Modellierung ausgehend von einer zuvor bestimmten Spulentemperatur einer Spule eines in dem Dosiermodul angeordneten elektromechanischen Aktuators oder einer von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße erfolgt.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung für ein Dosiermodul zur Dosierung einer Flüssigkeit in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine, wobei die Steuerungseinrichtung zur Bestimmung eines elektrischen Widerstands einer Spule eines in dem Dosiermodul angeordneten elektromechanischen Aktuators und daraus zur Bestimmung einer Spulentemperatur der Spule oder einer von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße ausgelegt ist und wobei die Steuerungseinrichtung einen Programmablauf zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls, ausgehend von der Spulentemperatur oder der von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße, aufweist.
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Zur Verringerung von Schadstoffemissionen ist es bekannt, Flüssigkeiten, insbesondere in Form von Reduktionsmitteln, in den Abgaskanal von Brennkraftmaschinen einzudosieren. So kann beispielsweise die Stickoxidemission von Verbrennungsmotoren durch eine Abgasnachbehandlung mittels selektiver katalytischer Reduktion (Selective Catalytic Reduction – SCR) vermindert werden. Hierbei wird dem Abgas eine definierte Menge eines selektiv wirkenden Reduktionsmittels zugegeben. Beispielhaft kann dazu Ammoniak verwendet werden, welches aus einer Vorläufersubstanz in Form von Harnstoff oder aus einer Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) gewonnen wird. Um Ammoniak aus der HWL zu gewinnen wird diese in den Abgaskanal vor einen SCR-Katalysator dosiert.
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In der
DE 10139122 A1 ist ein solches Abgasreinigungssystem einer Brennkraftmaschine beschrieben, bei dem zur Verringerung der NO
x-Emission ein SCR-Katalysator eingesetzt ist, der die im Abgas enthaltenen Stickoxide mit dem Reagenzmittel Ammoniak zu Stickstoff reduziert. Das Ammoniak wird in einem stromaufwärts vor dem SCR-Katalysator angeordneten Hydrolyse-Katalysator aus der HWL gewonnen. Der Hydrolyse-Katalysator setzt den in der HWL enthaltenen Harnstoff zu Ammoniak und Kohlendioxid um. In einem zweiten Schritt reduziert das Ammoniak die Stickoxide zu Stickstoff, wobei als Nebenprodukt Wasser erzeugt wird. Der genaue Ablauf ist in der Fachliteratur hinreichend beschrieben worden (vgl.
WEISSWELLER in CIT (72), Seite 441–449, 2000). Die HWL wird in einem Reagenzmitteltank bereitgestellt und ist z.B. unter dem Namen AdBlue als 32,5%ige Lösung bekannt.
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Die HWL wird durch eine Leitung vom Tank zu einem Dosierventil gefördert und mittels eines Dosiermoduls in den Abgastrakt eindosiert. Auf Grund sich ändernder Emissionsanforderungen ist es erforderlich, die Dosiermodule immer näher an dem Fahrzeugkrümmer zu positionieren. Damit steigen die Temperaturen, denen das Dosiermodul ausgesetzt ist, deutlich an. Um das Dosiermodul vor zu hohen Temperaturen zu schützen ist es bekannt, die Temperatur an der Ventilspitze des Dosiermoduls, also an dessen Auslass in den Abgaskanal, zu modellieren. Als Führungsgröße des vorhandenen Temperaturmodells dient die Temperatur der zur Öffnung des Dosiermoduls verwendeten Spule. Die Spulentemperatur wird dabei durch den sich in Abhängigkeit von der Temperatur ändernden elektrischen Widerstand der Spule bestimmt. Überschreitet die Ventilspitzentemperatur einen vorgegebenen Grenzwert, werden Temperaturschutzmaßnahmen ergriffen.
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Die Schrift
DE 10 2006 059 625 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines elektromagnetischen Ventils, wobei die Temperatur des Ventils erfasst wird und die Ansteuerung und/ oder die Bestromung des Ventils abhängig von der Temperatur des Ventils erfolgen. Damit können der Einfluss der Temperatur auf die Dosierung berücksichtigt und eine mögliche Beschädigung des Ventils frühzeitig erkannt und vermieden werden. Die Bestromung des Ventils erfolgt temperaturoptimiert. Zur Erfassung der Temperatur ist eine Widerstandsmessung vorgeschlagen. In der Schrift ist dargelegt, dass derartige Ventile häufig in Motornähe bzw. in der Nähe von heißen Bauteilen eingesetzt werden, so dass die thermische Belastung dieser Bauelemente sehr groß sein kann. Durch diese Erwärmung kann sich der Spuleninnenwiderstand verändern, was im Extremfall eine Beschädigung oder gar eine Zerstörung der Spule zur Folge haben kann. Um dies zu vermeiden, erfolgt die Ansteuerung bzw. die Bestromung des Ventils abhängig von der Temperatur des Ventils.
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Die Schrift
DE 20 2011 088 708 A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Temperatur einer Magnetspule einer Hubkolbenpumpe, insbesondere einer Hubkolbenpumpe im Fördermodul eines SCR-Katalysatorsystems. Dazu werden die Versorgungsspannung des Hubmagneten der Hubkolbenpumpe und der Spulenstrom der Magnetspule ermittelt und daraus der elektrische Widerstand der Magnetspule berechnet. Es erfolgt eine Bestimmung einer Temperaturerhöhung der Magnetspule gegenüber einer Referenztemperatur aus dem elektrischen Widerstand der Magnetspule und einem elektrischen Widerstand der Magnetspule bei der Referenztemperatur. Bei der Bestimmung der Temperatur der Magnetspule ist u.a. vorgesehen, dass die errechnete Spulentemperatur mit einer Außentemperatur und einer SCR-Tanktemperatur plausibilisiert und mittels einer Temperaturerhöhung ∆T korrigiert werden kann. Diese Temperaturerhöhung ∆T kann aus einem Kennfeld bestimmt werden. Die Temperatur der Magnetspule ergibt sich durch Addition der Referenztemperatur und der Temperaturerhöhung ∆T.
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Auf Grund der sich ändernden Einbauposition zum Abgaskrümmer hin verschiebt sich der Bereich der höchsten beziehungsweise für das Dosiermodul kritischen Temperaturen von der Ventilspitze zu dem Reduktionsmitteleinlauf. Die Temperaturen am Reduktionsmitteleinlauf können mit den vorhandenen Temperaturmodellen nicht mehr für alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine mit ausreichender Genauigkeit bestimmt werden. So liegen die berechneten Temperaturen, beispielsweise während eines Kaltstarts der Brennkraftmaschine, über den tatsächlich vorliegenden Temperaturen. Nach einer Regeneration eines in dem Abgaskanal angeordneten Partikelfilters, während der das Dosiermodul auf Grund der erforderlichen Mengen an Reduktionsmittel häufig angesteuert wird, liegen die berechneten Temperaturen unterhalb der tatsächlichen Temperaturen. Die Bestimmung einer zu niedrigen Temperatur ist besonders kritisch, da dann notwendige Temperaturschutzmaßnahmen nicht ergriffen werden und Bauteile des Dosiermoduls überhitzt werden können. Dies kann zu Beschädigung des Dosiermoduls führen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches die Temperatur eines Dosiermoduls zur Dosierung einer Flüssigkeit in den Abgaskanal einer Brennkraftmaschine auch bei motornahem Einbau korrekt bestimmt.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine dazu geeignete Steuerungseinrichtung bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls ein von der Spulentemperatur oder der abhängigen Kenngröße abhängiger Offset zu der Spulentemperatur oder der abhängigen Kenngröße addiert oder subtrahiert wird. Bestehende Temperaturmodelle können dadurch an veränderte Einbausituationen des Dosiermoduls und wechselnde Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine angepasst werden. Damit wird es möglich, alle im Betrieb eines modernen, insbesondere mit einem Dieselmotor angetriebenen Kraftfahrzeugs vorkommende Betriebszustände im Temperaturmodell des Dosiermoduls abzubilden. Bei gleicher Abgastemperatur kann die Temperatur des Dosiermoduls in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine variieren. So kann bei vergleichbaren Abgastemperaturen die Temperatur des Dosiermoduls während einer stabilisierten regulären Betriebsphase von der Temperatur im Anschluss an eine Regeneration eines in dem Abgaskanal angeordneten Partikelfilters abweichen. Bei geänderter Temperatur des Dosiermoduls ändert sich auch die Temperatur der Spule des Dosiermoduls. Der geeignete Offset zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls aus der zuvor bestimmten Temperatur der Spule kann demnach an Hand der bestimmten Spulentemperatur vorgegeben werden.
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Die Temperatur des Dosiermoduls ist von der Temperatur eines in dem Abgaskanal angeordneten SCR-Katalysators, von dem Massenstrom des in dem Abgaskanal geführten Abgases und von der Geschwindigkeit, mit der ein von der Brennkraftmaschine angetriebenes Fahrzeug fährt, abhängig. Daher kann es vorgesehen sein, dass zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls zusätzlich ein von einer Temperatur eines in dem Abgaskanal angeordneten SCR-Katalysators und/oder von einem Abgasmassenstrom und/oder von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger zweiter Offset zu der Spulentemperatur oder der von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße addiert oder subtrahiert wird.
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Die Temperatur des Dosiermoduls ist weiterhin von der Temperatur und der Dosiermenge der mit dem Dosiermodul dosierten Flüssigkeit sowie von der Frequenz, mit der die Dosierung erfolgt, abhängig. Daher kann es vorgesehen sein, dass zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls zusätzlich ein von einer Temperatur der Flüssigkeit und/oder von einer Dosiermenge der Flüssigkeit und/oder von einer Frequenz der Zudosierung der Flüssigkeit abhängiger dritter Offset zu der Spulentemperatur oder der von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße addiert oder subtrahiert wird.
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Um den Anbau des Dosiermoduls an den heißen Abgaskanal zu ermöglichen ist es erforderlich, dass das Dosiermodul mit einer Kühlflüssigkeit gekühlt wird. Auch die Temperatur des verwendeten Kühlmittels hat einen direkten Einfluss auf die sich einstellende Temperatur des Dosiermoduls. Um auch diesen Einfluss zu berücksichtigen kann es vorgesehen sein, dass zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls zusätzlich ein von einer Temperatur eines dem Dosiermodul zugeführten Kühlmittels abhängiger vierter Offset zu der Spulentemperatur oder der von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße addiert oder subtrahiert wird.
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Die Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls erfolgt ausgehend von der bestimmten Spulentemperatur der Spule des Dosiermoduls oder einer von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße. Eine einfache, genaue und kostengünstig umsetzbare Bestimmung der Spulentemperatur oder der abhängigen Kenngröße kann dadurch erfolgen, dass die Spulentemperatur oder die von der Spulentemperatur abhängige Kenngröße aus dem elektrischen Widerstand der Spule bestimmt wird. Als von der Spulentemperatur abhängige Kenngröße können beispielsweise der elektrische Widerstand der Magnetspule selbst oder ein Stromfluss durch die Magnetspule oder ein Spannungsabfall über die Magnetspule verwendet werden. Weiterhin können Modelltemperaturen, welche als Zwischenwerte bei der Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls erhalten werden, von der Spulentemperatur abhängige Kenngrößen darstellen. Solche Modelltemperaturen können beispielsweise nach der Addition bzw. Subtraktion des ersten, des zweiten oder des dritten Offsets zu oder von der Spulentemperatur erhalten werden.
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Das Dosiermodul kann bei verschiedenen Brennkraftmaschinen bzw. Fahrzeugen in Abhängigkeit von dem vorliegenden Abgassystem an unterschiedlichen Positionen des Abgaskanals eingebaut sein. Damit ändert sich nicht nur die Temperatur, welche das Dosiermodul während des Betriebs einnimmt, sondern auch der Bereich des Dosiermoduls, der die kritischste Temperatur einnimmt. Eine kritische Temperatur ergibt sich aus der Temperaturverteilung selbst und der maximal zulässigen Bauteiletemperatur der einzelnen Komponenten des Dosiermoduls. So werden bei motorfernen Einbausituationen die kritischen Temperaturen zunächst im Bereich der Ventilspitze des Dosiermoduls erreicht, während bei motornahen Einbausituationen die kritischen Temperaturen im Bereich des Flüssigkeitseinlaufs vorliegen. Um dies zu berücksichtigen kann es vorgesehen sein, dass der Offset und/oder der zweite Offset und/oder der dritte Offset und/oder der vierte Offset derart vorgegeben werden, dass die modellierte Temperatur der Temperatur in einem Bereich des Dosiermoduls mit der in Abhängigkeit von der Einbausituation des Dosiermoduls erwarteten kritischsten Bauteiltemperatur, insbesondere an einem Flüssigkeitseinlauf oder einer Ventilspitze des Dosiermoduls, entspricht. Das Temperaturmodell kann so an die jeweilige Einbausituation des Dosiermoduls angepasst werden.
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Ohne Berücksichtigung des Offsets wird die Temperatur des Dosiermoduls, insbesondere an seinem Flüssigkeitseinlauf, bei niedrigen Spulentemperaturen zu hoch und bei hohen Spulentemperaturen zu niedrig modelliert. Um dies auszugleichen kann es vorgesehen sein, dass durch den Offset die Spulentemperatur oder die von der Spulentemperatur abhängige Kenngröße bei vergleichsweise niedrigen Spulentemperaturen verringert und bei vergleichsweise hohen Spulentemperaturen erhöht wird.
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Die die Steuerungseinrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in der Steuerungseinrichtung ein von der Spulentemperatur abhängiger Offset hinterlegt ist und dass die Steuerungseinrichtung einen Programmablauf zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls durch Addition oder Subtraktion des Offsets zu oder von der Spulentemperatur oder der von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße aufweist. Die Steuerungseinrichtung ermöglicht so die Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Der Offset kann in Abhängigkeit von der Spulentemperatur einen negativen wie auch einen positiven Wert aufweisen.
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Die Genauigkeit der Temperaturmodellierung aus der zuvor bestimmten Spulentemperatur kann dadurch verbessert werden, dass in der Steuerungseinrichtung ein von einer Temperatur eines in dem Abgaskanal angeordneten SCR-Katalysators und/oder von einem Abgasmassenstrom und/oder von einer Fahrzeuggeschwindigkeit abhängiger zweiter Offset hinterlegt ist und/oder dass in der Steuerungseinrichtung ein von einer Temperatur der Flüssigkeit und/oder von einer Dosiermenge der Flüssigkeit und/oder von einer Frequenz der Zudosierung der Flüssigkeit abhängiger dritter Offset hinterlegt ist und/oder dass in der Steuerungseinrichtung ein von einer Temperatur eines dem Dosiermodul zugeführten Kühlmittels abhängiger vierter Offset hinterlegt ist und dass die Steuerungseinrichtung einen Programmablauf zur Modellierung der Temperatur des Dosiermoduls durch zusätzliche Addition oder Subtraktion des zweiten Offsets und/oder des dritten Offsets und/oder des vierten Offsets zu oder von der Spulentemperatur oder der von der Spulentemperatur abhängigen Kenngröße aufweist. Die genannten Größen zeigen einen Einfluss auf die Temperatur des Dosiermoduls und können durch die jeweiligen Offsets entsprechend berücksichtigt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer seitlichen Ansicht ein Dosiermodul zur Dosierung einer Harnstoff-Wasser-Lösung in einen Abgaskanal einer Brennkraftmaschine,
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2 einen Ablaufplan zur Modellierung der Temperatur des in 1 gezeigten Dosiermoduls,
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3 ein Diagramm der Temperaturverläufe zur in 2 gezeigten modellierten Einlauftemperatur,
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4 ein Diagramm zum zeitlichen Verlauf einer SCR-Temperatur als Temperatur eines in dem Abgaskanal angeordneten SCR-Katalysators und einer Fahrzeuggeschwindigkeit.
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1 zeigt in einer seitlichen Ansicht ein Dosiermodul 10 zur Dosierung einer Harnstoff-Wasser-Lösung in einen Abgaskanal einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine.
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An einem Gehäuse 13 des Dosiermoduls 10 sind ein Kühlmitteleinlauf 14 und ein Kühlmittablauf 12 angebracht. An einem oberen Ende des Gehäuses 13 ist ein Reduktionsmitteleinlauf 11 vorgesehen, an dem ein erster Temperaturpunkt 17 markiert ist. Dem Reduktionsmitteleinlauf 11 gegenüberliegend ist eine Ventilspitze 15 mit einem markierten zweiten Temperaturpunkt 18 angeordnet. Ein elektrischer Anschluss 16 ist seitlich zu dem Gehäuse 13 geführt.
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Das Dosiermodul 10 wird mit seiner Ventilspitze 15 in den Abgaskanal der Brennkraftmaschine in Strömungsrichtung des Abgases vor einen SCR-Katalysator angeordnet. Über den Reduktionsmitteleinlauf 11 wird dem Dosiermodul 10 eine unter Druck stehende Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) als Reduktionsmittel für in dem Abgas enthaltene Stickoxide zugeführt. In dem Gehäuse 13 ist ein Magnetventil angeordnet, dass mit einer Magnetspule geöffnet werden kann. Mit dem Magnetventil kann der Durchfluss der HWL von dem Reduktionsmitteleinlauf 11 zu der Ventilspitze 15 geöffnet und geschlossen werden. Dazu wird die Magnetspule über den elektrischen Anschluss 16 angesteuert. Die Dosiermenge wird über die Dauer, wie lange das Magnetventil geöffnet ist, eingestellt. Um das Dosiermodul 10 zu kühlen wird ihm über den Kühlmittelzulauf 14 ein Kühlmittel zu- und über den Kühlmittelablauf 12 wieder abgeführt. Durch entsprechende Ansteuerung des Dosiermoduls 10 kann die HWL in vorgegebenen Mengen in den Abgaskanal eindosiert werden. Aus der HWL wird Ammoniak gebildet. In einem zweiten Schritt reduziert das Ammoniak die in dem Abgas enthaltenen Stickoxide zu Stickstoff, wobei als Nebenprodukt Wasser erzeugt wird.
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Auf Grund sich ändernder Emissionsanforderungen werden Dosiermodule 10 zur Einspritzung von HWL für die selektive katalytische Reduktion immer näher von dem Unterboden eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs an den Fahrzeugkrümmer und damit in den sehr heißen Bereich des Motors gerückt. Damit ändert sich die Temperaturbelastung des Dosiermoduls 10. Weiterhin ändert sich das Temperaturprofil über das Dosiermodul 10. Bei einem motorfernen Einbauort wird zunächst an der Ventilspitze 15 im Bereich des zweiten Temperaturpunktes 18 eine kritische Bauteiltemperatur erreicht. Eine kritische Bauteiltemperatur ergibt sich aus der Temperaturverteilung selbst und der maximal zulässigen Bauteiltemperatur der einzelnen Komponenten des Dosiermoduls. Wird der Einbauort des Dosiermoduls 10 in Richtung des Abgaskrümmers der Brennkraftmaschine verändert, so wechselt die kritische Bauteiltemperatur von dem zweiten Temperaturpunkt 18 an der Ventilspitze 15 in den Bereich des Reduktionsmitteleinlaufs 11 und dem dort gezeigten ersten Temperaturpunkt 17. Die Temperatur des Dosiermoduls 10 wird von der über den Abgaskanal eingebrachten Wärmeenergie, aber auch von der zur Betätigung des Magnetventils eingebrachten elektrischen Energie beeinflusst.
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Um den Bauteilschutz zu gewährleisten und ein Überhitzen des Dosiermoduls 10 zu vermeiden wird dessen Temperatur in dem erwarteten kritischen Bereich modelliert. Die Modellbildung geht dabei von der bestimmten Spulentemperatur 44 des Magnetventils aus, wie sie in den 2 und 3 gezeigt ist. Die Spulentemperatur 44 lässt sich beispielsweise durch eine Widerstandsmessung des Spulenwiderstandes bestimmen. Überschreitet die so ermittelte Temperatur einen vorgegebenen Grenzwert, werden Temperaturschutzmaßnahmen ergriffen.
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2 zeigt einen Ablaufplan zur Modellierung der Temperatur des in 1 gezeigten Dosiermoduls 10 an dem ersten Temperaturpunkt 17 am Reduktionsmitteleinlauf 11.
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Ausgangspunkt der Modellierung ist die Spulentemperatur 44 der Spule des Dosiermoduls 10, welche in einem ersten Block 20 aus dem elektrischen Widerstand der Spule bestimmt wird. Zu der Spulentemperatur 44 wird in einer ersten Additionsstelle 22 ein zweiter Offset 41 addiert. Der zweite Offset 41 ist in einem zweiten Block 21 aus einer Temperatur eines in dem Abgaskanal angeordneten SCR-Katalysators, aus einem Abgasmassenstrom des in dem Abgaskanal geführten Abgases und aus einer Geschwindigkeit eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs gebildet. Eine so erhaltene erste Modelltemperatur 45 wird einer ersten Subtraktionsstelle 24 zugeführt. Dort wird von der ersten Modelltemperatur 45 ein dritter Offset 42 abgezogen und dadurch eine zweite Modelltemperatur 46 berechnet. Der dritte Offset 42 wird in einem dritten Block 23 des Ablaufplans in Abhängigkeit von einer Temperatur des dosierten Reduktionsmittels (HWL), der Dosiermenge und von einer Frequenz der Zudosierung des Reduktionsmittels vorgegeben. Aus der zweiten Modelltemperatur 46 wird durch Subtraktion eines vierten Offsets 43 an einer zweiten Subtraktionsstelle 26 eine dritte Modelltemperatur 47 bestimmt. Die Modelltemperaturen 45, 46, 47 stellen somit von der Spulentemperatur 44 abhängige Kenngrößen dar. Der vierte Offset 43 ist in einem vierten Block 25 aus einer Temperatur des dem Dosiermodul 10 über den Kühlmittelzulauf 14 zugeführten Kühlmittels bestimmt. Die dritte Modelltemperatur 47 wird einer zweiten Additionsstelle 29 zugeführt. Dort wird zu der dritten Modelltemperatur 47 der Offset 40 addiert. Der Offset 40 wird in Abhängigkeit von der Spulentemperatur 44 vorgegeben. Durch die Addition des Offsets 40 zu der dritten Modelltemperatur 47 wird die modellierte Einlauftemperatur 48 erhalten und in einem fünften Block 27 ausgegeben. Die modellierte Einlauftemperatur 48 entspricht der Temperatur an dem in 1 gezeigten ersten Temperaturpunkt 17.
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3 zeigt ein Diagramm der Temperaturverläufe zur in 2 gezeigten modellierten Einlauftemperatur 48.
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Das Diagramm ist aus einer Zeitachse 31 und einer ersten Temperaturachse 30 gebildet. Gegenüber diesen Achsen 30, 31 sind der zeitliche Verlauf einer gemessenen Einlauftemperatur 34, der Spulentemperatur 44 und der dritten Modelltemperatur 47 bei verschiedenen Betriebssituationen der Brennkraftmaschine aufgetragen. Der Wechsel der Betriebssituationen ist an einem ersten Zeitpunkt 31.1, einem zweiten Zeitpunkt 31.2 und einem dritten Zeitpunkt durch jeweils eine gestrichelte Linie markiert. Der Offset 40 ist beispielhaft an zwei Zeitpunkten, jeweils in Form eines Pfeils, dargestellt.
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Der erste Zeitpunkt 31.1 liegt bei ca. 500s nach einem Start der Brennkraftmaschine und beschreibt das Ende eines Motorkaltstarts. Zwischen dem ersten Zeitpunkt 31.1 und dem zweiten Zeitpunkt 31.2 (ca. 750s) liegt eine warme stabilisierte Phase des Motorbetriebs. Zwischen dem zweiten Zeitpunkt 31.2 und dem dritten Zeitpunkt 31.3 bei ca. 1400s ist eine Regeneration eines in dem Abgaskanal angeordneten Partikelfilters vorgesehen. Danach liegt wieder ein regulärer Betrieb der Brennkraftmaschine vor.
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4 zeigt ein Diagramm zum zeitlichen Verlauf einer SCR-Temperatur 35 als Temperatur eines in dem Abgaskanal angeordneten SCR-Katalysators und einer Fahrzeuggeschwindigkeit 36 eines mit der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs. Weiterhin zeigt das Diagramm den zeitlichen Verlauf einer Kühlmitteltemperatur 37. Die drei Kurven sind gegenüber einer gemeinsamen Zeitachse 31, welche die gleiche zeitliche Teilung wie die in 3 gezeigte Zeitachse 31 aufweist, aufgetragen. Dabei sind die SCR-Temperatur 35 und die Kühlmitteltemperatur einer zweiten Temperaturachse 33 zugeordnet, während die Fahrzeuggeschwindigkeit 36 gegenüber einer Geschwindigkeitsachse 32 aufgetragen ist. Die in 3 gezeigten Zeitpunkte 31.1, 31.2, 31.3 sind wieder durch gestrichelte Linien angezeigt.
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Die in den 3 und 4 gezeigten zeitlichen Abläufe sind zeitgleich bei den verschiedenen beschriebenen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine aufgenommen und werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
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Wie im Ablaufplan zu 2 beschrieben, geht die Modellbildung von der gemessenen Spulentemperatur 44 aus. Aus dieser wird zu jedem Zeitpunkt durch Addition beziehungsweise Subtraktion des zweiten, dritten und vierten Offsets 41, 42, 43 die in 3 gezeigte dritte Modelltemperatur 47 berechnet. Der Vergleich der dritten Modelltemperatur 47 mit der tatsächlich an dem Reduktionsmitteleinlauf 11 im ersten Temperaturpunkt 47 vorliegenden, gemessenen Einlauftemperatur 34 zeigt, dass die dritte Modelltemperatur 47 während des Motorkaltstarts bis zum ersten Zeitpunkt 31.1 und während der anschließenden warmen stabilisierten Phase bis zum zweiten Zeitpunkt 31.2 zu hoch liegt. Die heißen Abgastemperaturen während der Regeneration des Partikelfilters zwischen dem zweiten und dem dritten Zeitpunkt 31.2, 31.3, wie sie durch die in diesem Zeitraum hohen SCR-Temperaturen 35 dargestellt sind, können mit der dritten Modelltemperatur 47 gut abgebildet werden. Dabei wird auch der kühlende Einfluss des in den Abgaskanal eingespritzten Reduktionsmittels hinreichend genau berücksichtig. Nach dem dritten Zeitpunkt 31.3 mit dem Ende des Regenerationsbetriebs liegt die dritte Modelltemperatur 47 unter der tatsächlich vorliegenden gemessenen Einlauftemperatur 34. Dies ist besonders kritisch, da notwendige Maßnahmen zum Bauteilschutz auf Basis der dritten Modelltemperatur 47 nicht oder zu spät eingeleitet würden.
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Die Abgastemperatur, gekennzeichnet durch die SCR-Temperatur 35, ist im Normalbetrieb zwischen dem ersten und dem zweiten Zeitpunkt 31.1, 31.2 und nach dem dritten Zeitpunkt 31.3 vergleichbar. Unterschiedlich in diesen Zeiträumen ist die Spulentemperatur 44. Diese ist nach der Regeneration des Partikelfilters deutlich höher, da sie auf Grund der hohen Reduktionsmittelanforderung häufig bestromt wurde und sich in der heißen Umgebung direkt am Abgaskanal aufheizt. An Hand der Spulentemperatur kann daher der Offset 40 vorgegeben werden, der zu der dritten Modelltemperatur 47 addiert werden muss, um die tatsächlich vorliegende, gemessene Einlauftemperatur 34 zu modulieren. Dabei kann der Offset 40, wie in 3 gezeigt, abhängig von der Spulentemperatur 44 einen positiven oder einen negativen Wert aufweisen. Der Offset 40 kann in einer entsprechenden Steuerungseinrichtung, in welcher die Modellierung der Einlauftemperatur stattfindet, für die verschiedenen möglichen Spulentemperaturen 44 gespeichert sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10139122 A1 [0004]
- DE 102006059625 A1 [0006]
- DE 202011088708 A1 [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- WEISSWELLER in CIT (72), Seite 441–449, 2000 [0004]
