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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entscheidung über eine Freigabe von vorgesehenen Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen für Komponenten eines Förder- und Dosiersystems für ein Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion von Abgasen von Brennkraftmaschinen.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen für Komponenten eines Förder- und Dosiersystems für ein Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion von Abgasen von Brennkraftmaschinen.
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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 Harnstoff-Wasser-Lösung zu gewinnen, wird diese in den Abgaskanal vor einen SCR-Katalysator dosiert.
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Das SCR-System beinhaltet ein Förder- und Dosiersystem, welches im Wesentlichen aus einem Tank, einer Fördereinheit, einem Druckleitungssystem, einer Dosiereinheit, erforderlicher Sensorik und einer elektronischen Steuereinheit aufgebaut ist. Das Förder- und Dosiersystem beinhaltet außerdem Heizungen, um es auch bei tiefen Temperaturen in Dosierbereitschaft zu setzen. So hat das heute üblicherweise verwendete Reduktionsmittel Adblue einen Gefrierpunkt von –11°C.
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Das Reduktionsmittel wird üblicherweise mittels einer Förderpumpe der Fördereinheit in der benötigten Menge aus dem Tank entnommen und in einen Systemdruckbereich in eine Druckleitung eingespeist. Der Systemdruck ist dabei so gewählt, dass ausreichend Energie zur Zerstäubung in der Dosiereinheit zur Verfügung steht.
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Die Fördereinheit beinhaltet ebenfalls ein Rückfördersystem, um die Dosiereinheit und das Druckleitungssystem teilweise oder ganz zu entleeren. Dies kann beispielsweise mittels der Förderpumpe und eine Umschalteinheit zur Umleitung der Pumpströmung, über eine separate Rückförderpumpe oder über ein Schaltventil in einem Rücklauf realisiert werden.
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Über die Dosiereinheit wird die von der Dosierstrategie angeforderte Masse beziehungsweise Menge an Reduktionsmittel in den Abgasbereich eindosiert.
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Im Rahmen einer On-Board-Diagnose (OBD) werden die Komponenten des Förder- und Dosiersystems auf ihre korrekte Funktion hin geprüft. Die Überprüfung betrifft sowohl die Förder-, Dosier- und Heizsysteme wie auch deren Zuleitungen, Steuerungssysteme, Energieversorgungen, Überwachungssensoren und Überwachungsalgorithmen. Wird im Rahmen einer Diagnose oder Systemplausibilisierung ein Fehler erkannt, erfolgt daraus eine Fehlerbehandlung, beginnend von einer Anzeige für einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs bis hin zu einer erzwungenen Reparatur der betroffenen Komponente.
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Aus der Schrift
DE 10 2009 045 989 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung eines Heizsystems für ein SCR-Katalysatorsystem bekannt. Dazu werden Betriebsparameter und Sensorwerte des SCR-Katalysatorsystems erfasst, verarbeitet und mit Referenzwerten verglichen. Damit können verschiedene Fehler des Heizsystems eines Reduktionsmitteltanks und einer Dosiereinrichtung erkannt und lokalisiert werden. Nachteilig bei den bekannten Diagnosefunktionen und darüber eingeleiteten Fehlerbehandlungen ist, dass diese unabhängig davon durchgeführt werden, ob die überwachte Komponente beziehungsweise deren Funktion für den vorliegenden Einsatz einer Brennkraftmaschine überhaupt erforderlich ist. Dies führt zu unnötigen Fehlermeldungen und Reparaturen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Freigabeverfahren für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen für Komponenten eines Förder- und Dosiersystems für ein Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion eines Abgases zu schaffen, welches nicht benötigte Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen vermeidet.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass zumindest das geografische Einsatzgebiet der Brennkraftmaschine bestimmt wird, dass die Freigabe zur Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen erfolgt, wenn die jeweilige Funktion der überwachten Komponente in dem Einsatzgebiet erforderlich ist und dass die Freigabe nicht erfolgt, wenn die jeweilige Funktion der überwachten Komponente in dem Einsatzgebiet nicht erforderlich ist. Diagnosefunktionen, beispielsweise in Form von Systemplausibilisierungen, und daraus folgende Fehlerbehandlungen werden demnach standortspezifisch ausgeführt. Damit werden nur die Funktionalitäten bewertet und nur diejenigen Fehler für den Betrieb des Förder- und Dosiersystems berücksichtigt oder an einen Betreiber der Brennkraftmaschine gemeldet, die für den entsprechenden Standort relevant sind. Durch diese Maßnahme kann vorteilhaft die Anzahl der durchzuführenden Diagnosen und Fehlerbehandlungen bzw. Fehlermeldungen deutlich reduziert werden. Reparaturen an nicht benötigten Komponenten des Förder- und Dosiersystems können vermieden und somit die Kosten für den Betrieb der Brennkraftmaschine reduziert werden. Dadurch erhöht sich auch die Verfügbarkeit des Systems, da es bei einem Defekt einer nicht benötigten Komponente weiter betrieben werden kann. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Umstand, dass jede Fehlerdiagnose selbst fehlerhaft sein kann. Solche fehlerhaften Diagnosen und daraus abgeleitete Fehlerbehandlungen können vermieden werden, wenn Diagnosen und Fehlerbehandlungen für nicht benötigte Komponenten des Förder- und Dosiersystems nicht durchgeführt werden. Zusätzlich kann eine Absenkung des Lastprofils erreicht werden, wenn beispielsweise Testansteuerungen von Komponenten zur Durchführung von Plausibilisierungsfunktionen nicht durchgeführt werden müssen. Es kann damit sowohl eine Schonung der betroffenen Komponenten wie auch eine Energieeinsparung erreicht werden.
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Entsprechend einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Entscheidung über die Freigabe für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von Komponenten des Förder- und Dosiersystems erfolgt, deren Funktion das Einfrieren und/oder das Auftauen und/oder das Flüssighalten des Reduktionsmittels betrifft und/oder deren Funktion die Vermeidung von Eisdruckschäden betrifft. Wird die Brennkraftmaschine in Regionen betrieben, in denen mit Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes des Reduktionsmittels zu rechnen ist, wird entschieden, die Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen entsprechend der Standardapplikation in vollem Umfang durchzuführen. Wird die Brennkraftmaschine hingegen in Regionen betrieben, in denen nicht mit einem Gefrieren des Reduktionsmittel zu rechnen ist, beispielsweise in tropischer Umgebung, so können die Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von Komponenten des Förder- und Dosiersystems, deren Funktion das Einfrieren oder das Auftauen oder das Flüssighalten des Reduktionsmittels betrifft oder deren Funktion die Vermeidung von Eisdruckschäden betrifft, unterdrückt werden. Ein Fehler einer dazu vorgesehenen Komponente des Förder- und Dosiersystems hat keinen Einfluss auf dessen Betriebsfähigkeit, so dass die Funktion der Komponente nicht erforderlich ist und somit nicht überwacht werden muss. Damit lässt sich der Prüf- und Reparaturaufwand für das Förder- und Dosiersystem deutlich reduzieren.
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Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass die Entscheidung über die Freigabe für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von Heizsystemen oder Temperatursensoren des Förder- und Dosiersystems jeweils für sich betrachtet oder in Kombination der Entscheidungen erfolgt und/oder dass die Entscheidung über die Freigabe für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von Zuleitungen oder von Energieversorgungen oder von Steuereinheiten oder von Überwachungssysteme der Heizsysteme oder der Temperatursensoren jeweils für sich betrachtet oder in Kombination der Entscheidungen erfolgt. In Regionen, in denen nicht mit einem Gefrieren des Reduktionsmittel zu rechnen ist, ist eine Beheizung der verschiedenen Bereiche des Förder- und Dosiersystems nicht erforderlich. Weiterhin ist auch eine Temperaturmessung, über welche die Heizung gesteuert wird, nicht notwendig. Daher kann in Abhängigkeit von dem geografischen Einsatzgebiet der Brennkraftmaschine auf die Überwachung und Fehlerbehandlung von Heizsystemen oder Temperatursensoren des Förder- und Dosiersystems verzichtet und damit der Überwachungs- und Reparaturaufwand verringert werden. Ist die Funktion der Heizsysteme und Temperatursensoren regional nicht erforderlich, so sind auch die Funktionen von deren Zuleitungen, Energieversorgungen, Steuereinheiten oder Überwachungssystemen nicht notwendig, so dass auch diese nicht überwacht beziehungsweise repariert werden müssen. Beispielsweise muss die Funktion einer Endstufe zur Ansteuerung einer Heizung nicht überwacht oder in einem Defektfall wiederhergestellt werden, wenn die Funktion der Heizung selbst auf Grund der klimatischen Bedingungen in der Region nicht erforderlich ist. Unnötige kostenintensive Reparaturen an nicht benötigten Komponenten, beispielsweise eines Heizsystems, können so vermieden werden.
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Entsprechend kann es vorgesehen sein, dass die Entscheidung über die Freigabe für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von Komponenten zur Entleerung oder zur Teilentleerung oder zur Druckentlastung des Förder- und Dosiersystems jeweils für sich betrachtet oder in Kombination der Entscheidungen erfolgt und/oder dass die Entscheidung über die Freigabe für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von Zuleitungen oder von Energieversorgungen oder von Steuereinheiten oder von Überwachungssysteme der Komponenten zur Entleerung oder zur Teilentleerung oder zur Druckentlastung des Förder- und Dosiersystems jeweils für sich betrachtet oder in Kombination der Entscheidungen erfolgt. Die Entleerung oder Teilentleerung oder Druckentlastung des Förder- und Dosiersystems erfolgt, um bei abgeschalteter Brennkraftmaschine ein Einfrieren des Reduktionsmittels mit einer entsprechenden Beschädigung des Förder- und Dosiersystems zu vermeiden. Ist, beispielsweise in kalten Regionen, mit einem Gefrieren des Reduktionsmittels zu rechnen, erfolgt die Entscheidung, die Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen freizugeben. Wird die Brennkraftmaschine in Regionen betrieben, in denen es nicht vorkommt, dass das Reduktionsmittel einfriert, so sind die Entleerung, Teilentleerung oder Druckentlastung nicht erforderlich. Tritt ein Defekt in diesem Bereich auf, kann die Brennkraftmaschine ohne Verletzung der Emissionsgesetzgebung weiter betrieben werden. Eine Abschaltung des Systems und eine nachfolgende erzwungene Reparatur sind, anders als in kälteren Regionen, nicht notwendig. Daher kann auf eine Überwachung und Fehlerbehandlung der Komponenten verzichtet werden.
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Unnötige kostenintensive Reparaturen lassen sich weiterhin dadurch vermeiden, dass die Entscheidung über die Freigabe für Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen einer Rückförderpumpe oder eines Umschaltventils zur Umkehr einer Pumprichtung und/oder eines Schaltventils erfolgt. Diese vergleichsweise teuren Komponenten ermöglichten die Entleerung, Teilentleerung oder Druckentlastung des Förder- und Dosiersystems.
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Entsprechend einer weiteren Variante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Entscheidung über die Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen auf Komponenten des Förder- und Dosiersystems (10) beschränkt wird, die keine sicherheitsrelevanten Funktionen ausführen und/oder dass die Entscheidung über die Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen auf Fehler beschränkt wird, die nicht sicherheitskritisch sind. Die Verfügbarkeit sicherheitsrelevanter Funktionen sowie die Überwachung sicherheitsrelevanter Fehler ist somit gewährleistet.
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Die Anzahl der erforderlichen Diagnosen und Fehlerbehandlungen kann dadurch weiter reduziert werden, dass für die Entscheidung über eine Freigabe von vorgesehenen Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen weitere Daten berücksichtigt werden.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass als weitere Daten ein Datum oder Wetterdaten oder eine Höhe der Brennkraftmaschine über dem Meeresspiegel oder eine Außentemperatur oder ein Luftdruck oder ein Gefrierpunkt des Reduktionsmittels jeweils für sich betrachten oder in Kombination der Daten berücksichtigt werden. Aus einem Datum kann in Kombination mit einem bekannten geografischen Einsatzgebiet der Brennkraftmaschine entschieden werden, ob an dem Einsatzort in der vorliegenden Jahreszeit mit einem Einfrieren des Reduktionsmittels zu rechnen ist. Entsprechend kann die Freigabe zur Durchführung der Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen erfolgen oder unterbleiben. Auch aus Wetterdaten, der Höhe der Brennkraftmaschine über dem Meeresspiegel, der Außentemperatur oder dem Luftdruck kann in Kombination mit der Kenntnis des Gefrierpunktes des Reduktionsmittels und der geografischen Lage abgeleitet werden, ob mit einem Einfrieren des Reduktionsmittels zu rechnen ist. Daraus kann entsprechend die Entscheidung zur Freigabe oder zur Unterdrückung der Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen erfolgen.
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Um zu entscheiden, ob Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen erforderlich sind, sind verschiedene Daten notwendig. Um diese zu erhalten kann es vorgesehen sein, dass zur Bestimmung des geografischen Einsatzgebiets der Brennkraftmaschine und/oder der weiteren Daten in einem von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeug vorliegende Informationen verwendet werden und/oder dass externe Informationen eingeholt und verwendet werden und/oder dass die Entscheidung über die Freigabe einer Diagnosefunktion und einer Fehlerbehandlungen innerhalb des Kraftfahrzeugs oder auf externen Computersystemen erfolgt. So können beispielsweise Daten zur aktuellen Position und dem Systemzustand der Brennkraftmaschine oder zum Gefrierpunkt des verwendeten Reduktionsmittels intern vorliegen, während Wetterdaten von externen Quellen, wie zum Beispiel externen Servern, Car-to-Car-Kommunikation, Wetterstationen oder aus dem Internet bezogen werden. Somit liegen jederzeit die notwendigen Daten vor, um innerhalb des Kraftfahrzeugs die Entscheidung über die Durchführung der Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen zu treffen. Um den erforderlichen Datenaustausch zu dem Kraftfahrzeug gering zu halten, kann die Entscheidung über die Freigabe einer Diagnosefunktion und einer Fehlerbehandlung auch auf einem externen Rechner, auf dem beispielsweise die für die Entscheidung notwendigen Daten schon vorliegen, getroffen werden. Abhängig von der jeweiligen Ausführungsvariante sind die erforderlichen Schnittstellen zwischen dem Kraftfahrzeug und externen Datenquellen zu definieren.
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Liegen die erforderlichen Daten, beispielsweise auf Grund einer nicht vorliegenden Verbindung des Kraftfahrzeugs mit externen Datenquellen, nicht oder nicht vollständig vor, so erfolgt ein Rückgriff auf die Standardapplikation, bei der die Diagnosen und die Fehlerbehandlungen nicht oder nicht signifikant eingeschränkt sind.
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Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Vorrichtung Mittel zur Erfassung zumindest des geografischen Einsatzgebietes der Brennkraftmaschine umfasst und dass die Vorrichtung eine Verarbeitungseinrichtung enthält, welche auf Grund zumindest des geografischen Einsatzgebietes entscheidet, für welche Komponenten des Förder- und Dosiersystems die Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen durchgeführt werden. Geografische Besonderheiten, beispielsweise die in einem jeweiligen Gebiet vorherrschenden Temperaturen, können so bei der Entscheidung, ob bestimmte Funktionen des Förder- und Dosiersystems erforderlich sind, mit berücksichtig werden. Sind bestimmte Funktionen nicht erforderlich, müssen die für die Bereitstellung der Funktionen erforderlichen Komponenten nicht überwacht werden. Ausnahmen bilden hier sicherheitskritische Fehler der Komponenten und Funktionen, für welche immer die erforderlichen Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen durchgeführt werden. Entsprechend werden die Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen für nicht benötigte Komponenten, abgesehen von deren sicherheitskritischen Fehlern, nicht durchgeführt. Damit kann vorteilhaft die Anzahl der durchzuführenden Diagnosen sowie der zwar zutreffenden, aber irrelevanten Fehlermeldungen reduziert werden. Überflüssige Reparaturen nicht benötigter Komponenten und deren Infrastruktur können vermieden werden. Dadurch können reparaturbedingte Ausfallzeiten der Brennkraftmaschine reduziert 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 schematischer Darstellung ein Förder- und Dosiersystem für ein Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion von Abgasen in einer ersten Ausführungsvariante mit einer Rückförderpumpe,
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2 das Förder- und Dosiersystem aus 1 in einer zweiten Ausführungsvariante mit einem 4-2-Wegeventil und
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3 einen Stufenplan zur Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen.
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1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Förder- und Dosiersystem 10 für ein Reduktionsmittel zur selektiven katalytischen Reduktion von Abgasen in einer ersten Ausführungsvariante mit einer Rückförderpumpe 14.2.
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Das Förder- und Dosiersystem 10 beinhalten einen Tank 11, eine Fördereinheit 12, ein Druckleitungssystem mit zumindest einer Druckleitung 16.3, eine Dosiereinheit 15, erforderliche Sensorik und eine elektronische Steuereinheit 20.
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Die Fördereinheit 12 ist aus einem Zuführungssystem 13 und einem Rückfördersystem 14 aufgebaut. Das Zuführungssystem 13 ist dabei aus einer Förderpumpe 13.2, einem ersten Einlassventil 13.1 und einem ersten Auslassventil 13.3 gebildet. Die Förderpumpe 13.2 ist eingangsseitig über das erstes Einlassventil 13.1 und einen Zulauf 16.1 an den Tank 11 angeschlossen. Ausgangsseitig ist die Förderpumpe 13.2 über das erste Auslassventil 13.3 und über die Druckleitung 16.3 mit der Dosiereinheit 15 verbunden. Eine Abzweigung 16.4 der Druckleitung 16.3 verbindet diese mit dem Rückfördersystem 14. Dieses ist aus der Rückförderpumpe 14.2, einem zweiten Einlassventil 14.3 und einem zweiten Auslassventil 14.1 aufgebaut. Die Abzweigung 16.4 verbindet die Druckleitung 16.3 über das zweite Einlassventil 14.3 mit dem Einlass der Rückförderpumpe 14.2. Ein Auslass der Rückförderpumpe 14.2 verbindet diese über das zweite Auslassventil 14.1 und einen Rücklauf 16.2 mit dem Tank 11.
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In dem Tank 11 sind ein Tank-Temperatursensor 21 und eine Tankheizung 22 angeordnet. Eine weitere Heizung ist als Druckleitungsheizung 23 an der Druckleitung 16.3 angeordnet.
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Der Tank-Temperatursensor 21, die Tankheizung 22, die Förderpumpe 13.2, die Rückförderpumpe 14.2, die Druckleitungsheizung 23 und die Dosiereinheit 15 sind mit der Steuereinheit 20 elektrisch verbunden.
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Die Dosiereinheit 15 sprüht entsprechend einer Ansteuerung durch die Steuereinheit 20 das Reduktionsmittel in einen nicht dargestellten Abgaskanal einer Brennkraftmaschine. Dort erfolgt im Rahmen einer selektiven katalytischen Reduktion an einem nachfolgenden SCR-Katalysator eine Reduzierung von in dem Abgas enthaltenen Stickoxiden. Zum Aufbau des für die Dosierung notwendigen Drucks pumpt die Förderpumpe 13.2 das Reduktionsmittel von dem Tank 11 in die Druckleitung 16.3 und bildet dort den erforderlichen Betriebsdruck aus. Das erste Einlassventil 13.1 und das erste Auslassventil 13.3 verhindern dabei einen Rücklauf des Reduktionsmittels bei nicht laufender Förderpumpe 13.2.
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Als Reduktionsmittel ist eine als Adblue bekannte Harnstoff-Wasser-Lösung mit einem Gefrierpunkt von –11°C vorgesehen. Liegen Temperaturen unter –11°C vor, gefriert das Reduktionsmittel. Um auch bei diesen Temperaturen die vorgeschriebene Abgasnachbehandlung mittels selektiver katalytischer Reduktion durchführen zu können sind Heizsysteme vorgesehen, mit welchen das Reduktionsmittel während des Betriebs der Brennkraftmaschine aufgetaut und flüssig gehalten werden kann. Erkennt beispielsweise der Tank-Temperatursensor 21 zu niedrige Temperaturen des Reduktionsmittels in dem Tank 11, steuert die Steuereinheit 20 die Tankheizung 22 an, so dass das Reduktionsmittel aufgetaut bzw. flüssig gehalten wird. Entsprechend heizt die Druckleitungsheizung 23 das Druckleitungssystem auf. Nicht dargestellt können auch die Rückförderpumpe 14.2 und die Förderpumpe 13.2 sowie die Dosiereinheit 15 jeweils eine Heizung aufweisen.
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Um Frostschäden zu vermeiden, wird bei abgeschalteter Brennkraftmaschine das Druckleitungssystem mit der Druckleitung 16.3 über das Rückfördersystem 14 entleert oder zumindest teilentleert. Dazu pumpt die Rückförderpumpe 14.2 das Reduktionsmittel von der Druckleitung 16.3 zurück in den Tank 11.
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Damit die einwandfreie Funktion der Abgasnachbehandlung gewährleistet ist, muss die korrekte Funktion der Komponenten des Förder- und Dosiersystems 10 im Rahmen einer On-Board-Diagnose (OBD) überwacht werden. Tritt ein Fehler auf, sind entsprechend vorgesehene Fehlerbehandlungen auszuführen. Mögliche Maßnahmen zur Fehlerbehandlung reichen von einer Signalisierung des Fehlers an einen Benutzer der Brennkraftmaschine, beispielsweise an einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs, bis hin zu einer Stilllegung der Brennkraftmaschine mit einer erzwungenen Reparatur der betreffenden Komponente. Neben den Komponenten selbst werden auch die zugehörigen Sensoren, Steuereinheiten 20, Energieversorgungen, elektrische Verbindungen sowie Überwachungssysteme auf Fehler überwacht.
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Wesentliche Funktionen des Förder- und Dosiersystems 10 betreffen, wie oben beschrieben, das Auftauen und Flüssighalten des Reduktionsmittels sowie die Vermeidung von Eisdruckschäden. Die Gefahr des Einfrierens des Reduktionsmittels ist jedoch nur in Regionen gegeben, in denen ausreichend tiefe Temperaturen auftreten. In großen Teilen der Erde, beispielsweise in tropischen Gegenden, ist ein Gefrieren des Reduktionsmittels ausgeschlossen. Entsprechend können weitere Funktionen des Förder- und Dosiersystems 10 in anderen Regionen nicht erforderlich sein. Erfindungsgemäß ist es daher vorgesehen, Diagnosefunktionen bzw. Systemplausibilisierungen und die daraus folgenden Fehlerbehandlungen standortspezifisch auszuführen und nur die Funktionalitäten zu bewerten und nur diejenigen Fehler für den Betrieb des Förder- und Dosiersystems 10 zu berücksichtigen, die für die Region, in welcher die Brennkraftmaschine betrieben wird, relevant sind. Dazu wir zumindest der Betriebsort der Brennkraftmaschine ermittelt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird daraufhin entschieden, ob mit einem Einfrieren des Reduktionsmittels zu rechnen ist und daher die entsprechenden Diagnosen und Fehlerbehandlungen erforderlich sind.
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Die Ermittlung der Position, beispielsweise eines von der Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs, erfolgt dabei über bekannte und zumeist vorhandene Systeme, wie beispielsweise durch GPS, Galileo, Compass oder GLONASS mit entsprechenden Navigationsgeräten oder über Smartphones oder einen vorgesehenen Internetzugang.
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Über eine entsprechende Schnittstelle zwischen dem Kraftfahrzeug und einer externen Infrastruktur, beispielsweise dem Internet, können weitere Daten ermittelt und bei der Entscheidung, ob eine jeweilige Diagnosefunktion oder Fehlerbehandlung erforderlich ist, berücksichtigt werden. Solche weitere Daten können das aktuelle Datum und damit die Jahreszeit, die Höhe des Betriebsortes der Brennkraftmaschine über dem Meeresspiegel, Wetterdaten und Temperaturen, der Gefrierpunkt des verwendeten Reduktionsmittels oder der Umgebungsluftdruck sein. Dabei kann die Aufteilung zwischen der externen Datenermittlung und der Ansiedlung der Entscheidungsfunktion für die aktuelle Relevanz der jeweiligen Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen unterschiedlich umgesetzt sein. So kann die Entscheidung, ob eine Diagnose oder Fehlerbehandlung erforderlich ist, nach Erhalt der externen Daten intern in dem Steuergerät 20 oder durch entsprechende externe Dienste, beispielsweise IoT-Dienste (Internet of Things), außerhalb des Kraftfahrzeugs getroffen werden, wobei im zweiten Fall nur das Ergebnis zurückgemeldet wird.
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Neben dem Standort und den beschriebenen weiteren Daten können zusätzliche Faktoren bei der Entscheidung zur Durchführung der Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen berücksichtigt werden. Solche Faktoren können beispielsweise die Einbaulage oder die Isolation des Förder- und Dosiersystems 10 betreffen.
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Um die Sicherheit bei dem Betrieb der Brennkraftmaschine zu gewährleisten ist es erforderlich, dass bei der Entscheidung über die Durchführung von Diagnosen und Fehlerbehandlungen zwischen sicherheitskritischen und nicht sicherheitskritischen Fehlern unterschieden wird. Die Diagnose und die vorgesehene Fehlerbehandlung sicherheitskritischer Fehler werden unabhängig vom Standort der Brennkraftmaschine oder weiterer vorliegender Daten nicht unterdrückt.
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Liegen die benötigten Daten, beispielsweise auf Grund einer nicht oder nur eingeschränkt vorliegenden Konnektivität des Kraftfahrzeugs mit einer externen Infrastruktur, nicht vor, wird die Diagnose und die Fehlerbehandlung nicht oder nur bedingt eingeschränkt.
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2 zeigt das Förder- und Dosiersystem aus 1 in einer zweiten Ausführungsvariante mit einem 4-2-Wegeventil 18. Gleiche Bauteile sind dabei entsprechend 1 bezeichnet.
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Abweichend zu 1 ist die Fördereinheit 12 aus der Förderpumpe 13.2 und dem 4-2-Wegeventil 18 aufgebaut. Das 4-2-Wegeventil 18 ermöglicht es, die Strömungsrichtung des Reduktionsmittels, ausgehend von der Förderpumpe 13.2, in die Druckleitung 16.3 oder über ein Rückstromdrosselventil 17 und den Rücklauf 16.2 umzuleiten. Im zweiten Fall wird das Druckleitungssystem entleert oder teilentleert. Zusätzlich zu den bereits beschriebenen Heizelementen weist die Fördereinheit 12 eine weitere Heizung 24, welche elektrisch mit der Steuereinheit 20 verbunden ist, auf. Mit dieser Heizung 24 kann das Reduktionsmittel in der Fördereinheit 12 aufgetaut bzw. flüssig gehalten werden.
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Bezogen auf die 1 und 2 wird auf Basis der Positionsdaten der Brennkraftmaschine und ggf. weiterer vorliegender Daten über die Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen von folgenden Funktionen und Komponenten entschieden:
- – Auftauen bzw. flüssig halten des Reduktionsmittels in dem Tank 11 mit Überwachung der Tankheizung 22, des Tank-Temperatursensors 21, des Steuergeräts 20 und des Kabelbaums.
- – Auftauen bzw. flüssig halten des Reduktionsmittels in der Druckleitung 16.3, der Fördereinrichtung 12 und der Dosiereinrichtung 15 mit Überwachung der Druckleitungsheizung 23, möglicher weiterer Heizungen im Druckleitungssystem und der Fördereinrichtung und der Dosiereinrichtung 15 sowie des Steuergeräts 20 und des Kabelbaums.
- – Entleeren bzw. Teilentleeren des Förder- und Dosiersystems 10 beziehungsweise des Druckleitungssystems mit Überwachung des Rückfördersystems 14, der Rückförderpumpe 14.2, eines Umschaltventils zur Umkehr der Pumprichtung (hier: das 4-2-Wegeventil 18) sowie des Steuergeräts 20 und des Kabelbaums.
- – Druckentlastung des Druckleitungssystems mit Überwachung von verwendeten Schaltventile oder der Rückförderpumpe 14.2 sowie des Steuergeräts 20 und des Kabelbaums.
- – Temperaturen messen mit Überwachung von Temperatursensoren, welche ausschließlich zur Überwachung des Einfrierens des Reduktionsmittels verwendet werden, sowie des Steuergeräts 20 und des Kabelbaums.
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Betroffen sind demnach nicht nur die ausführenden Aktoren bzw. Sensoren, sondern auch die Diagnose beziehungsweise die Fehlerbehandlung der elektrischen bzw. elektronischen Bauteile in dem Steuergerät 20, wie beispielsweise der Endstufen und der dazugehörige Kabelbaum.
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Bei der Realisierung der Applikation der von dem Standort und den weiteren Daten abhängigen Diagnose und Fehlerbehandlung sind die Topologie des Förder- und Dosiersystems 10, die Schnittstellen und die Querbeziehungen zwischen verschiedenen Funktionalitäten zu beachten. So werden Komponenten weiter überwacht, wenn deren Funktion für andere, weiterhin benötigte Komponenten und Funktionen erforderlich ist.
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3 zeigt einen Stufenplan zur Durchführung von Diagnosefunktionen und Fehlerbehandlungen. Der Stufenplan ist in sechs Entscheidungsstufen 30, 31, 32, 33, 34, 35 aufgeteilt. Die standortspezifischen Informationen können, beispielsweise abhängig von dem Aufbau des Förder- und Dosiersystems 10 oder einer Fahrzeugapplikation, in verschiedenen Stufen bzw. auf unterschiedliche Weise auf die Diagnose bzw. die Fehlerbewertung Einfluss nehmen.
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In dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel erfolgt in der ersten Entscheidungsstufe 30 bereits vor dem Start der Brennkraftmaschine eine Fehlerbewertung mit einer Beurteilung der Relevanz eines möglichen Fehlers für den aktuellen Standort. In der zweiten Entscheidungsstufe 31 wird festgelegt, ob eine Diagnosefunktion ausgeführt wird. Ist beispielsweise kein Mehraufwand für die Diagnose erforderlich, kann diese durchgeführt werden, auch wenn die überwachte Funktion für den Standort nicht erforderlich ist. In der dritten Entscheidungsstufe 32 erfolgt eine Entprellung der Fehlerdetektion. Das Setzen eines Fehlers, beispielsweise in einen Fehlerspeicher, wird hier standortspezifisch angepasst. In der vierten Entscheidungsstufe 33 erfolgt dann die Fehlerspeicherung. In der fünften Entscheidungsstufe 34 wird entschieden, ob eine Fehlermeldung an den Nutzer der Brennkraftmaschine, im Allgemeinen den Fahrer eines Kraftfahrzeugs, erforderlich ist. In der sechsten Entscheidungsstufe 35 wird festgelegt, ob eine weitere Fehlerreaktion, z.B. in Form einer Ersatzfunktion, erforderlich ist.
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Zusätzlich zu den beschriebenen standortspezifischen Diagnosen und Fehlerbehandlungen können über die vorhandenen Schnittstellen zu externen Datenquellen Ersatzwerte für defekte Sensoren ermittelt werden. So können beispielsweise die Umgebungstemperatur oder der Umgebungsluftdruck von anderen, sich in der Nähe befindlichen Fahrzeugen oder von Wetterstationen abgerufen werden, wenn die dazu vorgesehenen internen Sensoren defekt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009045989 A1 [0009]
