DE102014210877A1 - Function monitoring of an injection system - Google Patents

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Abstract

Eine Einspritzanlage (115) zum Einspritzen eines flüssigen Mediums (120) in eine Abgasanlage, umfasst eine Verdrängerpumpe (125) zur Förderung des Mediums (120), eine Antriebseinrichtung (130) für die Verdrängerpumpe (125), eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (130) in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums (120) und ein Ventil (140) zum Einspritzen des geförderten Mediums in die Abgasanlage in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen. Ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlfunktion der Einspritzanlage (115) umfasst Schritte des Bestimmens eines ersten Fördervolumens der Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums, des Bestimmens eines zweiten Fördervolumens der Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines zweiten zurückliegenden Zeitraums, wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist, und des Bestimmens der Fehlfunktion, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet.An injection system (115) for injecting a liquid medium (120) into an exhaust system, comprising a positive displacement pump (125) for conveying the medium (120), a drive means (130) for the positive displacement pump (125), a control device (135) for control the drive device (130) in response to a pressure of the conveyed medium (120) and a valve (140) for injecting the pumped medium into the exhaust system in response to a request for injection. A method of determining injector malfunction (115) includes steps of determining a first displacement of the positive displacement pump (125) per cycle of motion of the prime mover (130) for a first past period of time, determining a second displacement of the positive displacement pump (125) per cycle of motion of the prime mover (130) for a second past period, wherein the first period is several times longer than the second period, and determining the malfunction if the second delivery volume differs by at least a predetermined fraction from the first delivery volume.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in eine Abgasanlage eines Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung die Überwachung der Einspritzanlage auf korrekte Funktion.The invention relates to an injection system for injecting a liquid medium into an exhaust system of an internal combustion engine. In particular, the invention relates to the monitoring of the injection system for correct function.

An Bord eines Kraftfahrzeugs ist ein Diesel-Verbrennungsmotor mit einer Abgasanlage verbunden. Die Abgasanlage umfasst einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion (SCR-Katalysator). Durch Einspritzen einer wässrigen Lösung von Harnstoff (Urea) stromaufwärts des SCR-Katalysators kann im Katalysator eine chemische Reaktion ausgelöst werden, die den Stickstoff im Abgas des Verbrennungsmotors reduziert. Die Harnstofflösung wird üblicherweise in einem speziellen Tank mitgeführt und mittels einer Einspritzanlage dosiert. Dabei ist vom Gesetzgeber vorgeschrieben, eine kurzfristige Abweichung zwischen einer angeforderten Dosiermenge und einer tatsächlich eingespritzten Menge zu erfassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die angeforderte Menge Harnstoff auch tatsächlich eingespritzt wird. Wird gleichzeitig erfasst, dass der Harnstoff eine vorbestimmte Qualität aufweist, so kann auf eine korrekte Funktion des SCR-Katalysators und damit auf die Einhaltung vorbestimmter Emissionswerte geschlossen werden.On board a motor vehicle, a diesel internal combustion engine is connected to an exhaust system. The exhaust system includes a catalyst for selective catalytic reduction (SCR catalyst). By injecting an aqueous solution of urea (Urea) upstream of the SCR catalyst, a chemical reaction can be triggered in the catalyst, which reduces the nitrogen in the exhaust gas of the internal combustion engine. The urea solution is usually carried in a special tank and metered by means of an injection system. Legislation requires that a short-term deviation between a requested dosing quantity and an actually injected quantity be recorded. This can ensure that the requested amount of urea is actually injected. If it is detected at the same time that the urea has a predetermined quality, then it can be concluded that a correct function of the SCR catalytic converter and thus compliance with predetermined emission values.

Um die Menge des eingespritzten Harnstoffs zu bestimmen, ist es bekannt, einen Füllstand des Urea-Tanks zu überwachen. Da die eingespritzten Dosen jedoch relativ klein sind und der Urea-Tank häufig ungünstig flach geformt ist, kann diese Art der Bestimmung mit einem großen Fehler behaftet sein. Es kann auch eine volumetrisch fördernde Pumpe derart betrieben werden, dass es bei einer Abweichung einer durch ein Ventil in die Abgasanlage eingespritzten Menge gegenüber der angeforderten Menge zu einem Überdruck- bzw. einem Unterdruckfehler in der Einspritzanlage kommt, der dann mithilfe einer Drucküberwachung detektiert werden kann. Hohe Toleranzen einzelner Komponenten der Einspritzanlage und Alterungs- bzw. Verschleißeffekte der Komponenten können die Bestimmung der Fehlfunktion jedoch erschweren.In order to determine the amount of urea injected, it is known to monitor a level of the urea tank. However, since the injected cans are relatively small and the urea tank is often unfavorably shallow in shape, this type of determination may be subject to a large error. A volumetric pump can also be operated in such a way that if there is a deviation of an amount injected through a valve into the exhaust system than the required quantity, an overpressure or a vacuum error occurs in the injection system, which can then be detected by means of pressure monitoring , However, high tolerances of individual components of the injection system and aging or wear effects of the components can make the determination of the malfunction more difficult.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Technik zum Bestimmen einer Fehlfunktion der Einspritzanlage anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Einspritzanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.It is an object of the present invention to provide an improved technique for determining a malfunction of the injection system. The invention solves this object by means of a method, a computer program product and an injection system with the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.

Eine Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in eine Abgasanlage umfasst eine Verdrängerpumpe zur Förderung des Mediums, eine Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums und ein Ventil zum Einspritzen des geförderten Mediums in die Abgasanlage in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen. Ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlfunktion der Einspritzanlage umfasst Schritte des Bestimmens eines ersten Fördervolumens der Verdrängerpumpe pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums, des Bestimmens eines zweiten Fördervolumens der Verdrängerpumpe pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung bezüglich eines zweiten zurückliegenden Zeitraums, wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist, und des Bestimmens der Fehlfunktion, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet. An injection system for injecting a liquid medium into an exhaust system comprises a positive displacement pump for conveying the medium, a drive device for the positive displacement pump, a control device for controlling the drive device as a function of a pressure of the pumped medium and a valve for injecting the pumped medium into the exhaust system in dependence a request for injection. A method for determining a malfunction of the injection system comprises steps of determining a first delivery volume of the positive displacement pump per movement cycle of the drive device with respect to a first past period, determining a second delivery volume of the positive displacement pump per movement cycle of the drive device with respect to a second past period, wherein the first time period by a Multiple times longer than the second period, and determining the malfunction, if the second delivery volume differs by at least a predetermined fraction of the first delivery volume.

Durch das erfindungsgemäße Vergleichen eines langsamen gleitenden Durchschnitts des Fördervolumens pro Bewegungszyklus mit einem schnellen gleitenden Durchschnitt kann einerseits eine rasche Änderung der Leistungsfähigkeit der Verdrängerpumpe bestimmt werden, andererseits kann ein langsamer Effekt, der beispielsweise auf Erwärmung oder Verschleiß von Komponenten zurückzuführen ist, nicht zu einer irrtümlichen Bestimmung einer Fehlfunktion führen. Die Messung kann so erhöhte Unterscheidungskraft aufweisen. Insbesondere im Rahmen eines Systems, das einen Missbrauch der Einspritzanlage verhindern soll und bei erkanntem Missbrauch zu einer Stilllegung des Kraftfahrzeugs führen kann, kann das beschriebene Verfahren zu einer erhöhten Betriebssicherheit beitragen.By comparing a slow moving average of the delivery volume per movement cycle with a fast moving average, a rapid change in the performance of the positive displacement pump can be determined on the one hand, but a slow effect due to, for example, component heating or wear can not be mistaken Determination of a malfunction. The measurement can thus have increased distinctive character. In particular, in the context of a system that is intended to prevent misuse of the injection system and can lead to a shutdown of the motor vehicle when detected abuse, the described method can contribute to increased reliability.

Bevorzugterweise beträgt der zweite Zeitraum höchstens 30 Minuten und der Bruchteil höchstens 50% des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus. Dadurch können insbesondere diejenigen relativ raschen Veränderungen bestimmt werden, die zu erkennen gesetzlich vorgeschrieben sein kann. Das Verfahren kann so dazu beitragen, gesetzliche Rahmenbedingungen des Betriebs einzuhalten. Preferably, the second period is at most 30 minutes and the fractional part is at most 50% of the first delivery volume per cycle of movement. As a result, in particular those relatively rapid changes can be determined, which can be legally required to recognize. The process can thus help to comply with legal framework conditions of operation.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bezüglich Parametern aus mehreren aufeinander folgenden Benutzungen der Einspritzanlage. Anders ausgedrückt können Parameter, die für die Bildung des langsamen gleitenden Durchschnitts benötigt werden, in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden, wenn die Einspritzanlage nicht benutzt wird, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug, in dem sie eingebaut ist, abgestellt ist. Dadurch können Zeiträume für die Bildung des ersten gleitenden Durchschnitts betrachtet werden, die länger sind als zusammenhängende Betriebszeiten des Kraftfahrzeugs. Die Bestimmungsgenauigkeit des Verfahrens kann dadurch weiter gesteigert sein.In a preferred embodiment, the determination of the first delivery volume per movement cycle with respect to parameters takes place from a plurality of successive uses of the injection system. In other words, parameters needed for the formation of the slow moving average may be stored in a nonvolatile memory when the injection system is not in use, for example when the motor vehicle in which it is installed is turned off. As a result, time periods for the formation of the first moving average can be considered, which are longer than continuous operating times of the Motor vehicle. The determination accuracy of the method can thereby be further increased.

Auf der Basis des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus können ein oberer und/oder ein unterer Schwellenwert gebildet werden, wobei die Fehlfunktion bestimmt wird, wenn das zweite Fördervolumen pro Bewegungszyklus über dem oberen oder unter dem unteren Schwellenwert liegt.On the basis of the first delivery volume per movement cycle, an upper and / or a lower threshold value can be formed, wherein the malfunction is determined when the second delivery volume per movement cycle is above the upper or lower threshold value.

In einer Variante kann die Fehlfunktion erst bestimmt werden, wenn der Schwellenwert länger als eine vorbestimmte Zeit überschritten ist. Dazu kann ein Tiefpass verwendet werden. Das Verfahren kann dadurch toleranter gegenüber einer nur kurzfristigen Abweichung der Fördervolumen sein. Besondere Fahrzustände oder andere Bedingungen, die zu solchen sehr kurzen Abweichungen führen, können so keine irrtümliche Bestimmung der Fehlfunktion auslösen.In a variant, the malfunction can only be determined when the threshold is exceeded for longer than a predetermined time. For this purpose, a low pass can be used. The method can thereby be more tolerant of only a short-term deviation of the delivery volume. Particular driving conditions or other conditions that lead to such very short deviations can not trigger an erroneous determination of the malfunction.

In einer weiteren Variante, die mit der letztgenannten Variante kombinierbar ist, werden die Schwellenwerte unverändert gehalten, wenn die Fehlfunktion bestimmt wurde. Die Schwellenwerte können wieder auf der Basis des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bestimmt werden, wenn dieser in einen Bereich zwischen den Schwellenwerten zurückgekehrt ist. Dadurch kann ein Betrieb der Einspritzanlage während der Dauer des Vorliegens der Fehlfunktion aus der Bestimmung der Schwellenwerte ausgenommen werden. Nachdem die Einspritzanlage instand gesetzt worden ist, kann das erste Fördervolumen pro Bewegungszyklus weiter auf der Basis solcher Parameter bestimmt werden, die gesammelt wurden, bevor die Fehlfunktion bestimmt wurde, sodass die Notwendigkeit eines Einlernens des Verfahrens vermieden werden kann.In a further variant, which can be combined with the latter variant, the threshold values are kept unchanged when the malfunction has been determined. The thresholds may again be determined based on the first delivery volume per cycle of movement when it has returned to a range between the thresholds. As a result, operation of the injection system can be excluded from the determination of the threshold values during the duration of the malfunction. After the injection system has been repaired, the first delivery volume per cycle of motion can be further determined based on such parameters that were collected before the malfunction was determined, so that the need to learn the method can be avoided.

In einer Ausführungsform wird das erste Fördervolumen pro Bewegungszyklus auf der Basis eines Durchschnitts über mehrere Werte des zweiten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bestimmt. Dadurch kann eine vereinfachte Bildung eines langsamen gleitenden Durchschnitts über einen schnellen gleitenden Durchschnitt durchgeführt werden.In one embodiment, the first delivery volume per movement cycle is determined based on an average over a plurality of values of the second delivery volume per movement cycle. This allows simplified formation of a slow moving average over a fast moving average.

In noch einer weiteren Ausführungsform wird nach einer vorübergehenden Benutzungsunterbrechung der Einspritzanlage der erste Zeitraum ausgesetzt, um eine Entlüftung zu ermöglichen. Befindet sich Luft in der Einspritzanlage, so liegen andere Bedingungen vor, die einen geänderten Zusammenhang zwischen Bewegungszyklen der Antriebseinrichtung und einem Fördervolumen der Verdrängerpumpe bewirken. Durch das Aussetzen des ersten Zeitraums kann verhindert werden, dass der erste gleitende Durchschnitt fälschlicherweise bezüglich Luft statt bezüglich des flüssigen Mediums bestimmt wird. Das Aussetzen kann erfolgen, bis eine vorbestimmte Zeit nach Inbetriebnahme der Einspritzanlage verstrichen ist, oder bis die Einspritzanlage nach ihrer erneuten Inbetriebnahme ein vorbestimmtes Volumen des flüssigen Mediums eingespritzt hat. Dieses vorbestimmte Volumen kann bezüglich einer angeforderten Menge des flüssigen Mediums oder bezüglich einer vorbestimmten Anzahl Bewegungszyklen der Antriebseinrichtung bestimmt sein.In still another embodiment, after a temporary interruption in use of the injection system, the first period is suspended to allow venting. If there is air in the injection system, then there are other conditions that cause a change in the relationship between movement cycles of the drive device and a delivery volume of the positive displacement pump. By suspending the first period, it is possible to prevent the first moving average from being erroneously determined in terms of air rather than the liquid medium. The exposure may occur until a predetermined time has elapsed after the injection system has been put into operation, or until the injection system has injected a predetermined volume of the liquid medium after it has been put into operation again. This predetermined volume may be determined with respect to a requested amount of the liquid medium or with respect to a predetermined number of movement cycles of the drive means.

Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.A computer program product comprises program code means for carrying out the method described, when the computer program product runs on a processing device or is stored on a computer-readable data carrier.

Eine Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in eine Abgasanlage umfasst eine Verdrängerpumpe zur Förderung des Mediums, eine Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums, ein Ventil zum Einspritzen des geförderten Mediums in die Abgasanlage in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen und eine Steuereinrichtung. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, ein erstes und ein zweites Fördervolumen pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung bezüglich eines ersten bzw. eines zweiten zurückliegenden Zeitraums zu bestimmen, wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist. Ferner ist die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, eine Fehlfunktion der Einspritzanlage zu bestimmen, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet.An injection system for injecting a liquid medium into an exhaust system comprises a positive displacement pump for conveying the medium, a drive device for the positive displacement pump, a control device for controlling the drive device as a function of a pressure of the conveyed medium, a valve for injecting the pumped medium into the exhaust system in dependence a request for injection and a control device. In this case, the control device is set up to determine a first and a second delivery volume per movement cycle of the drive device with respect to a first or a second past period, wherein the first period is several times longer than the second period. Furthermore, the control device is configured to determine a malfunction of the injection system, if the second delivery volume differs by at least a predetermined fraction of the first delivery volume.

Die Einspritzanlage kann insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs eingesetzt werden, insbesondere um eine Abgasnachbehandlung zu steuern.The injection system can be used in particular on board a motor vehicle, in particular in order to control exhaust gas aftertreatment.

Bevorzugterweise umfasst die Verdrängerpumpe eine Orbitalpumpe, die Antriebseinrichtung einen Elektromotor und der Bewegungszyklus eine Umdrehung des Elektromotors.Preferably, the positive displacement pump comprises an orbital pump, the drive device comprises an electric motor and the movement cycle comprises one rotation of the electric motor.

Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:The invention will now be described in more detail with reference to the attached figures, in which:

1 ein Abgassystem mit einer Einspritzanlage und 1 an exhaust system with an injection system and

2 Verläufe an der Einspritzanlage von 1
darstellt. 2 Gradients at the injection system of 1
represents.

1 zeigt ein Abgassystem 100, insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs. Das Abgassystem 100 umfasst einen Abgastrakt 105 zum Transport von Abgas, einen SCR-Katalysator 110 und eine Einspritzanlage 115. Die Einspritzanlage 115 ist dazu eingerichtet, eine wässrige Lösung von Harnstoff 120 stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgastrakt 105 einzuspritzen, sodass im SCR-Katalysator 110 eine katalytische Reaktion stattfinden kann. Diese Reaktion erfordert üblicherweise bestimmte Mindesttemperaturen und kann im Wesentlichen eine Umwandlung von NH3 und NOx zu Stickstoff und Wasser umfassen. Das NOx ist im Abgas enthalten, während das NH3 durch den Harnstoff bereitgestellt wird. Die Stickoxide im Abgas können so in ungefährlichere Verbindungen umgewandelt werden. 1 shows an exhaust system 100 , in particular on board a motor vehicle. The exhaust system 100 includes an exhaust tract 105 for the transport of exhaust gas, an SCR catalytic converter 110 and a injection 115 , The injection system 115 is designed to be an aqueous solution of urea 120 upstream of the SCR catalyst into the exhaust tract 105 inject so that in the SCR catalyst 110 a catalytic reaction can take place. This reaction usually requires certain minimum temperatures and may essentially involve conversion of NH 3 and NO x to nitrogen and water. The NO x is contained in the exhaust while the NH 3 is provided by the urea. The nitrogen oxides in the exhaust gas can be converted into safer compounds.

Die Einspritzanlage 115 umfasst eine Verdrängerpumpe 125, eine Antriebseinrichtung 130, eine Steuereinrichtung 135 und ein Ventil 140. Bevorzugterweise ist ein Tank 145 zur Aufnahme des Harnstoffs 120 vorgesehen. Gesteuert durch die Steuereinrichtung 135 treibt die Antriebseinrichtung 130 die Verdrängerpumpe 125 an, um den Harnstoff 120 unter einen vorbestimmten Druck zu setzen. In Abhängigkeit einer Anforderung, die die Steuereinrichtung 135 über eine Schnittstelle 150 entgegennehmen kann, wird das Ventil 140 betätigt, sodass der unter Druck stehende Harnstoff 120 in den Abgastrakt 105 eingespritzt wird. Dabei wird die Antriebseinrichtung 130 üblicherweise in Abhängigkeit eines Drucksignals eines Drucksensors 155 so gesteuert, dass der Harnstoff 120 am Ventil 140 unter einem vorbestimmten, relativ konstanten Druck vorliegt. Ferner ist ein Sensor 160 vorgesehen, um einen Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 beim Antrieb der Verdrängerpumpe 125 an die Steuereinrichtung 135 rückzukoppeln.The injection system 115 includes a positive displacement pump 125 , a drive device 130 , a control device 135 and a valve 140 , Preferably, a tank 145 to take up the urea 120 intended. Controlled by the controller 135 drives the drive device 130 the positive displacement pump 125 to the urea 120 to put under a predetermined pressure. Depending on a request, the control device 135 via an interface 150 can take the valve 140 pressed so that the pressurized urea 120 in the exhaust tract 105 is injected. In this case, the drive device 130 usually in response to a pressure signal of a pressure sensor 155 so controlled that the urea 120 at the valve 140 is present under a predetermined, relatively constant pressure. Further, a sensor 160 provided to a movement cycle of the drive device 130 when driving the positive displacement pump 125 to the controller 135 feed back.

Bei einer Verdrängerpumpe wird das zu fördernde Medium durch in sich geschlossene Volumina gefördert, wodurch ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen einer Betätigung bzw. einem Antrieb der Verdrängerpumpe und einem geförderten Volumen besteht. Dieser Zusammenhang ist jedoch nicht unveränderlich. Fertigungstoleranzen, Verschleiß oder die Art der Betätigung der Verdrängerpumpe 125 sowie ein Druck und ein Gegendruck an unterschiedlichen Seiten der Verdrängerpumpe 125 können das Volumen des geförderten Mediums beeinflussen. In a positive displacement pump, the medium to be delivered is conveyed by self-contained volumes, whereby a predetermined relationship between an operation or a drive of the positive displacement pump and a funded volume. However, this relationship is not constant. Manufacturing tolerances, wear or the type of operation of the positive displacement pump 125 and a pressure and a back pressure on different sides of the positive displacement pump 125 can affect the volume of the pumped medium.

Beispiele für Verdrängerpumpen umfassen Kolbenpumpen, Schneckenpumpen, Rotationskolbenpumpen und Membranpumpen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verdrängerpumpe 125 eine Orbitalpumpe. Je nach Art der Verdrängerpumpe 125 ist die Antriebseinrichtung 130 dazu eingerichtet, eine zyklische Bewegung zum Antrieb der Verdrängerpumpe 125 bereitzustellen. Diese zyklische Bewegung kann eine lineare Bewegung oder eine Rotationsbewegung umfassen. Im Fall einer Orbitalpumpe ist eine Antriebseinrichtung 130 bevorzugt, die eine drehende Bewegung bereitstellt, wobei eine Umdrehung einem Bewegungszyklus entspricht. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung 130 einen Elektromotor umfassen, der optional ein Getriebe umfassen kann.Examples of positive displacement pumps include piston pumps, screw pumps, rotary piston pumps and diaphragm pumps. In a preferred embodiment, the positive displacement pump comprises 125 an orbital pump. Depending on the type of positive displacement pump 125 is the drive device 130 adapted to a cyclical movement to drive the positive displacement pump 125 provide. This cyclic motion may include a linear motion or a rotational motion. In the case of an orbital pump is a drive device 130 preferred, which provides a rotating movement, wherein one revolution corresponds to a movement cycle. In particular, the drive device 130 an electric motor, which may optionally include a transmission.

Um zu bestimmen, ob in einem vorbestimmten Zeitraum eine über die Schnittstelle 150 angeforderte Menge des Harnstoffs 120 einer tatsächlich eingespritzten Menge entspricht, können beide Mengen im vorgegebenen Zeitraum bestimmt werden. Dabei kann der Zeitraum insbesondere einen vorbestimmten zurückliegenden Zeitraum umfassen, sodass die angeforderte Menge und die eingespritzte Menge als gleitende Durchschnitte bestimmt werden. Die angeforderte Menge kann als Integral des angeforderten Massenstroms über den vorbestimmten Zeitraum bestimmt werden. Die eingespritzte Menge kann bestimmt werden, indem in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Umdrehungen der Antriebseinrichtung 130 während des Zeitraums bestimmt werden. Diese Zahl wird dann mit einem Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 während einer Umdrehung der Antriebseinrichtung 130 multipliziert. Zusätzlich können noch weitere Korrekturfaktoren berücksichtigt werden, die beispielsweise auf der Basis einer elektrischen Spannung an der Antriebseinrichtung 130, einem Druck des Harnstoffs 120 im Tank 145 oder anderen Parametern bestimmt sein können.To determine if over the interface in a predetermined period of time 150 requested amount of urea 120 corresponds to an actual injected quantity, both quantities can be determined in the given period. In this case, the period may in particular include a predetermined past period, so that the requested amount and the injected amount are determined as moving averages. The requested amount may be determined as the integral of the requested mass flow over the predetermined time period. The injected amount can be determined by, in the present embodiment, the number of revolutions of the drive means 130 be determined during the period. This number is then with a delivery volume of the positive displacement pump 125 during one revolution of the drive device 130 multiplied. In addition, further correction factors can be taken into account, for example based on an electrical voltage at the drive device 130 , a pressure of urea 120 in the tank 145 or other parameters.

Eine Fehlfunktion der Einspritzanlage 115 soll dann diagnostiziert werden, wenn sich das Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 rasch ändert. Insbesondere dann, wenn sich das Fördervolumen pro Bewegungszyklus innerhalb von maximal 30 Minuten so weit ändert, dass es um wenigstens 50% ober- oder unterhalb eines langfristigen Durchschnittswerts liegt, kann die Fehlfunktion bestimmt werden. Dazu wird vorgeschlagen, das Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 bezüglich eines Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 in zwei unterschiedlich langen zurückliegenden Zeiträumen zu bestimmen. Dies entspricht einer Bildung von gleitenden Durchschnitten mit unterschiedlichen Zeitkonstanten. Der erste Zeitraum sei um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum, sodass der korrespondierende erste gleitende Durchschnitt eine längere Zeitkonstante als der korrespondierende zweite gleitende Durchschnitt hat und der erste gleitende Durchschnitt als langsam und der zweite als schnell bezeichnet werden kann. Es wird vorgeschlagen, die Fehlfunktion der Einspritzanlage 115 dann zu bestimmen, wenn sich die beiden gleitenden Durchschnitte um das vorbestimmte Maß unterscheiden.A malfunction of the injection system 115 should then be diagnosed when the delivery volume of the positive displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 changes rapidly. In particular, if the delivery volume per movement cycle changes within a maximum of 30 minutes so that it is at least 50% above or below a long-term average value, the malfunction can be determined. For this purpose, it is proposed that the delivery volume of the positive displacement pump 125 with respect to a movement cycle of the drive device 130 to be determined in two different long past periods. This corresponds to the formation of moving averages with different time constants. The first period is several times longer than the second period, so that the corresponding first moving average has a longer time constant than the corresponding second moving average, and the first moving average may be called slow and the second fast. It is suggested the malfunction of the injection system 115 then to determine when the two moving averages differ by the predetermined amount.

2 zeigt zeitliche Verläufe an der Einspritzanlage 115 von 1. Oben ist ein erster Graph einer Einspritzanlage 115 dargestellt, die im linken Bereich des Graphen fehlerfrei funktioniert und im rechten Bereich eine Fehlfunktion erleidet. Im unteren Bereich von 2 ist ein zweiter Graph mit einer Einspritzanlage 115 dargestellt, die einer schleichenden Degradation unterliegt. In horizontaler Richtung ist jeweils eine Zeit angetragen. In vertikaler Richtung ist ein Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 während eines Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 dargestellt. Exemplarisch sind die vertikalen Achsen in Mikroliter skaliert, die dargestellten Zahlenwerte sind jedoch als rein exemplarisch zu betrachten. 2 shows chronological course of the injection system 115 from 1 , Above is a first graph of an injection system 115 which works correctly in the left area of the graph and in the right area is malfunctioning. In the lower part of 2 is a second graph with an injection system 115 represented, which is subject to a gradual degradation. In the horizontal direction, one time is applied. In the vertical direction is a delivery volume of the positive displacement pump 125 during a movement cycle of the drive device 130 shown. By way of example, the vertical axes are scaled in microliters, but the numerical values shown are to be regarded as purely exemplary.

Ein erster Verlauf 205 zeigt ein erstes Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums und ein zweiter Verlauf 210 ein zweites Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 während eines zweiten Zeitraums. Dabei ist der erste Zeitraum länger als der zweite Zeitraum. Insbesondere ist bevorzugt, dass der erste Zeitraum um ein Vielfaches länger als der zweite Zeitraum ist. Der zweite Zeitraum kann beispielsweise 30 Minuten oder weniger betragen, während der erste Zeitraum bevorzugterweise eine Stunde oder mehr, weiter bevorzugt zehn Stunden oder mehr betragen kann. Der erste Verlauf 205 kann auch als langsamer gleitender Durchschnitt und der zweite Verlauf 210 als schneller gleitender Durchschnitt beschrieben werden.A first course 205 shows a first delivery volume of the positive displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 for a first period and a second course 210 a second delivery volume of the positive displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 during a second period. The first period is longer than the second period. In particular, it is preferred that the first period is many times longer than the second period. For example, the second period may be 30 minutes or less, while the first period may preferably be one hour or more, more preferably ten hours or more. The first course 205 can also be called the slower moving average and the second course 210 be described as a faster moving average.

Ein oberer Schwellenwert 215 und ein unterer Schwellenwert 220 sind bezüglich des ersten Verlaufs 205 bestimmt. Die Schwellenwerte 215 und 220 können jeweils um einen vorbestimmten Bruchteil eines Werts des ersten Verlaufs 215 über bzw. unter diesem liegen. In einer Ausführungsform liegt der obere Schwellenwert 215 um 50% über dem ersten Verlauf 205 und der untere Schwellenwert 220 um 50% unter dem ersten Verlauf 205.An upper threshold 215 and a lower threshold 220 are regarding the first course 205 certainly. The thresholds 215 and 220 can each be a predetermined fraction of a value of the first course 215 above or below this. In one embodiment, the upper threshold is located 215 50% above the first course 205 and the lower threshold 220 50% below the first course 205 ,

Liegt der zweite Verlauf 210 über dem oberen Schwellenwert 215 oder unter dem unteren Schwellenwert 220, so kann eine Fehlfunktion der Einspritzanlage 115 bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Fehlfunktion jedoch erst dann bestimmt, wenn der betreffende Schwellenwert 215, 220 um mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten wurde. Ein kurzzeitiges Überschreiten beispielsweise des oberen Schwellenwerts 215 zu einem Zeitpunkt t1 kann daher nicht zu einer Bestimmung einer Fehlfunktion führen. Dazu kann der zweite Verlauf mittels eines Tiefpasses gefiltert werden, was in einem dritten Verlauf 225 resultiert. Erst wenn der dritte Verlauf 225 einen der Schwellenwerte 215 oder 220 überschreitet, kann die Fehlfunktion bestimmt werden.Is the second course 210 above the upper threshold 215 or below the lower threshold 220 , so may malfunction of the injection system 115 be determined. In a preferred embodiment, however, the malfunction is determined only when the threshold in question 215 . 220 has been exceeded by more than a predetermined period of time. A short-term exceeding, for example, the upper threshold 215 at a time t1 therefore can not lead to a determination of a malfunction. For this purpose, the second course can be filtered by means of a low pass, which in a third course 225 results. Only when the third course 225 one of the thresholds 215 or 220 exceeds the malfunction can be determined.

Später, im Bereich eines zweiten Zeitpunkts t2, fällt der zweite Verlauf 210 relativ rasch unter den unteren Schwellenwert 220 und es wird eine Fehlfunktion bestimmt. Diese Fehlfunktion kann beispielsweise ein Leck im hydraulischen Teil der Einspritzanlage 115 betreffen. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform wird der erste Verlauf 205 beibehalten, nachdem der Fehlerfall eingetreten ist, wobei auch die Schwellenwerte 215 und 220 beibehalten werden. Anders ausgedrückt werden im Fehlerfall keine neuen Werte des Fördervolumens der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 mehr für die Bestimmung des ersten gleitenden Durchschnitts verwendet, sodass und der letzte bekannte Wert des ersten Verlaufs 205 eingefroren wird. Later, in the range of a second time t2, falls the second course 210 relatively quickly below the lower threshold 220 and a malfunction is determined. This malfunction can be for example a leak in the hydraulic part of the injection system 115 affect. In the illustrated preferred embodiment, the first course 205 maintained after the error occurred, including the thresholds 215 and 220 to be kept. In other words, in the event of a fault, no new values of the delivery volume of the displacement pump are obtained 125 per movement cycle of the drive device 130 used more for the determination of the first moving average, so that and the last known value of the first course 205 is frozen.

Die gesammelten Daten, die über längere Zeit in den ersten Verlauf 205 eingeflossen sein können, können so vor einer Verfälschung aufgrund der Fehlfunktion geschützt werden. Die Sammlung neuer Daten für den ersten Verlauf 205 kann wieder aktiviert werden, wenn die Einspritzanlage 115 in Stand gesetzt worden ist. The data collected over a long period of time in the first course 205 can be protected against falsification due to the malfunction. The collection of new data for the first history 205 can be reactivated when the injection system 115 has been repaired.

Im unteren Bereich von 2 ist eine langsame Degradation der Einspritzanlage 115 dargestellt. Beispielsweise kann eine Kolbendichtigkeit der Verdrängerpumpe 125 aufgrund von Verschleiß im Lauf der Zeit langsam abnehmen. Es ist zu sehen, wie beide Verläufe 205 und 210 relativ langsam absinken, wobei sie im Wesentlichen während der gesamten Zeit zwischen den Schwellenwerten 215 und 220 bleiben. Eine Fehlfunktion wird aufgrund der schleichenden Veränderung nicht bestimmt.In the lower part of 2 is a slow degradation of the injection system 115 shown. For example, a piston seal of the positive displacement pump 125 slowly decrease due to wear over time. It can be seen as both courses 205 and 210 fall substantially slowly, passing substantially throughout the time between thresholds 215 and 220 stay. A malfunction is not determined due to the gradual change.

In beiden Darstellungen von 2 ist jeweils ein breiter gebogener Pfeil dargestellt, während die Werte der Verläufe unterbrochen sind. Dadurch soll angezeigt werden, dass Parameter zur Bestimmung gleitender Durchschnitte bevorzugterweise in einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert werden, wenn die Benutzung der Einspritzanlage 115 unterbrochen wird, etwa während ein Kraftfahrzeug mit dem Einspritzsystem 115 abgestellt wird. Insbesondere Werte zur Bestimmung des ersten gleitenden Durchschnitts sollten auf diese Weise von Verfall geschützt werden. In both representations of 2 In each case a broad curved arrow is shown, while the values of the gradients are interrupted. This is to indicate that parameters for determining moving averages are preferably stored in a non-volatile memory when the use of the injection system 115 is interrupted, such as during a motor vehicle with the injection system 115 is turned off. In particular, values for determining the first moving average should be protected from forfeiture in this way.

Um das Verfahren erstmalig zu beginnen, liegen noch keine historischen Werte zum Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 vor. Es ist daher bevorzugt, ein erstes Anlernen des Verfahrens unter kontrollierten Betriebsbedingungen, beispielsweise im Rahmen eines Abnahmetests des Kraftfahrzeugs, durchzuführen. Die erste Anlernzeit kann im Bereich von wenigen Minuten bis ca. einer halben Stunde liegen. To begin the process for the first time, there are still no historical values for the delivery volume of the positive displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 in front. It is therefore preferable to carry out a first training of the method under controlled operating conditions, for example as part of an acceptance test of the motor vehicle. The first learning time can be in the range of a few minutes to about half an hour.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

100100
Abgassystem exhaust system
105105
Abgastrakt exhaust tract
110110
SCR-Katalysator SCR catalyst
115115
Einspritzanlage injection
120120
Harnstoff urea
125125
Verdrängerpumpe displacement
130130
Antriebseinrichtung driving means
135135
Steuereinrichtung control device
140140
Ventil Valve
145145
Tank tank
150150
Schnittstelle interface
155155
Drucksensor pressure sensor
160160
Sensor sensor
205205
erstes Fördervolumen pro Bewegungszyklus bzgl. erstem Zeitraum first delivery volume per movement cycle with respect to the first period
210210
zweites Fördervolumen pro Bewegungszyklus bzgl. zweitem second delivery volume per movement cycle with respect to the second
215215
oberer Schwellenwert upper threshold
220220
unterer Schwellenwert lower threshold
225225
dritter Verlauf: tiefpassgefilterter zweiter Verlauf 210 third course: low-pass filtered second course 210

Claims (10)

Verfahren zum Bestimmen einer Fehlfunktion einer Einspritzanlage (115) zum Einspritzen eines flüssigen Mediums (120) in eine Abgasanlage (100), wobei die Einspritzanlage (115) folgendes umfasst: – eine Verdrängerpumpe (125) zur Förderung des Mediums (120); – eine Antriebseinrichtung (130) für die Verdrängerpumpe (125); – eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (130) in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums (120) und – ein Ventil (140) zum Einspritzen des geförderten Mediums (120) in die Abgasanlage (100) in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: – Bestimmen eines ersten Fördervolumens (205) der Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums; – Bestimmen eines zweiten Fördervolumens (210) der Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines zweiten zurückliegenden Zeitraums; – wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist; – Bestimmen der Fehlfunktion, falls sich das zweite Fördervolumen (210) um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen (205) unterscheidet.Method for determining a malfunction of an injection system ( 115 ) for injecting a liquid medium ( 120 ) in an exhaust system ( 100 ), the injection system ( 115 ) comprises: - a positive displacement pump ( 125 ) for the promotion of the medium ( 120 ); A drive device ( 130 ) for the positive displacement pump ( 125 ); A control device ( 135 ) for controlling the drive device ( 130 ) as a function of a pressure of the pumped medium ( 120 ) and - a valve ( 140 ) for injecting the pumped medium ( 120 ) into the exhaust system ( 100 ) in response to a request for injection, the method comprising the steps of: - determining a first delivery volume ( 205 ) of the positive displacement pump ( 125 ) per movement cycle of the drive device ( 130 ) for a first period of time; Determining a second delivery volume ( 210 ) of the positive displacement pump ( 125 ) per movement cycle of the drive device ( 130 ) for a second period of time; - where the first period is several times longer than the second period; Determining the malfunction if the second delivery volume ( 210 ) by at least a predetermined fraction of the first delivery volume ( 205 ) is different. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Zeitraum höchstens 30 Minuten und der Bruchteil höchstens 50% des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus beträgt.The method of claim 1, wherein the second period is at most 30 minutes and the fraction is at most 50% of the first delivery volume per cycle of movement. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmung des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bezüglich Parametern aus mehreren aufeinander folgenden Benutzungen der Einspritzanlage (115) erfolgt. The method of claim 1 or 2, wherein the determination of the first delivery volume per movement cycle with respect to parameters from a plurality of successive uses of the injection system ( 115 ) he follows. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Basis des ersten Fördervolumens (205) pro Bewegungszyklus ein oberer (215) und/oder ein unterer Schwellenwert (220) gebildet werden und die Fehlfunktion bestimmt wird, wenn das zweite Fördervolumen pro Bewegungszyklus über dem oberen (215) bzw. unter dem unteren Schwellenwert (220) liegt.Method according to one of the preceding claims, wherein on the basis of the first delivery volume ( 205 ) one upper (per movement cycle) 215 ) and / or a lower threshold ( 220 ) and the malfunction is determined when the second delivery volume per cycle of movement above the upper ( 215 ) or below the lower threshold ( 220 ) lies. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Fehlfunktion erst bestimmt wird, wenn der Schwellenwert (215, 220) länger als eine vorbestimmte Zeit überschritten ist.Method according to claim 4, wherein the malfunction is not determined until the threshold value ( 215 . 220 ) is exceeded for more than a predetermined time. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schwellenwerte (215, 220) unverändert gehalten werden, wenn die Fehlfunktion bestimmt wurde.Method according to claim 4 or 5, wherein the threshold values ( 215 . 220 ) are kept unchanged when the malfunction has been determined. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Fördervolumen (205) pro Bewegungszyklus auf der Basis eines Durchschnitts über mehrere Werte des zweiten Fördervolumens (220) pro Bewegungszyklus bestimmt wird. Method according to one of the preceding claims, wherein the first delivery volume ( 205 ) per cycle of movement on the basis of an average over several values of the second delivery volume ( 220 ) is determined per movement cycle. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach einer vorübergehenden Benutzungsunterbrechung der Einspritzanlage (115) der erste Zeitraum ausgesetzt wird, um eine Entlüftung der Einspritzanlage (115) zu ermöglichen. Method according to one of the preceding claims, wherein after a temporary interruption in use of the injection system ( 115 ) the first period is suspended to allow venting of the injection system ( 115 ). Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung (150) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.Computer program product with program code means for carrying out the method according to one of the preceding claims, when the computer program product is stored on a processing device ( 150 ) or stored on a computer readable medium. Einspritzanlage (115) zum Einspritzen eines flüssigen Mediums (120) in eine Abgasanlage (100), wobei die Einspritzanlage (115) folgendes umfasst: – eine Verdrängerpumpe (125) zur Förderung des Mediums (120); – eine Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe (125); – eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (130) in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums (120); – ein Ventil (140) zum Einspritzen des geförderten Mediums (120) in die Abgasanlage (100) in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen und – eine Steuereinrichtung (135) zur Bestimmung eines ersten und eines zweiten Fördervolumens pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines ersten bzw. eines zweiten zurückliegenden Zeitraums, – wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist, – wobei die Steuereinrichtung (135) ferner dazu eingerichtet ist, eine Fehlfunktion der Einspritzanlage (115) zu bestimmen, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet.Injection system ( 115 ) for injecting a liquid medium ( 120 ) in an exhaust system ( 100 ), the injection system ( 115 ) comprises: - a positive displacement pump ( 125 ) for the promotion of the medium ( 120 ); A drive device for the positive displacement pump ( 125 ); A control device ( 135 ) for controlling the drive device ( 130 ) as a function of a pressure of the pumped medium ( 120 ); - a valve ( 140 ) for injecting the pumped medium ( 120 ) into the exhaust system ( 100 ) depending on a request for injection and - a control device ( 135 ) for determining a first and a second delivery volume per movement cycle of the drive device ( 130 ) with respect to a first and a second past period, respectively - the first period being several times longer than the second period, - the controller ( 135 ) is further adapted to prevent a malfunction of the injection system ( 115 ), if the second delivery volume differs by at least a predetermined fraction from the first delivery volume.
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