DE102016202682A1 - Method for automating a resistance compensation on a feed pump of an SCR system and SCR system for using the method - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Automatisierung eines Widerstandsabgleichs an einer Förderpumpe (14) eines SCR-Systems (10) mit Aktivieren eines Widerstandsabgleichs durch Abfragen von Bedingungen zur Freigabe eines Widerstandsabgleichs, Messen eines Gesamtwiderstandes (RGT) bei einer Adaptionstemperatur, Bestimmen eines ersten virtuellen Widerstandswertes (R1) und Bestimmen eines zweiten virtuellen Widerstandswertes (R2) und Speichern des ersten und zweiten Widerstandswertes (R1, R2) in einem Steuergerät (22) sowie ein SCR-System zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The present invention relates to a method of automating a resistance compensation on a feed pump (14) of an SCR system (10) by activating a resistance balance by interrogating conditions to enable resistance compensation, measuring a total resistance (RGT) at an adaptation temperature, determining a first virtual one Resistance value (R1) and determining a second virtual resistance value (R2) and storing the first and second resistance value (R1, R2) in a control unit (22) and an SCR system for carrying out such a method.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Automatisierung eines Widerstandsabgleichs an der Förderpumpe eines SCR-Systems. The invention relates to a method for automating a resistance compensation on the feed pump of an SCR system.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein SCR-System zur Anwendung eines solchen Verfahrens. Die selektive katalytische Reduktion (SCR: Selective Catalytic Reduction) ist ein bewährtes Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden bei Verbrennungsmotoren (insbesondere bei Dieselmotoren). Dabei werden sogenannte SCR-Fördersysteme verwendet, die üblicherweise einen Reduktionsmitteltank mit Entnahmerohr, ein Pumpenmodul und eine Einspritzdüse umfassen. Zur Abgasbehandlung wird ein Reduktionsmittel (Harnstoffwasserlösung, zum Beispiel AdBlue) in einen Abgasstrom eingesprüht. Die erforderliche Reduktionsmittelmenge, die in die Abgasanlage eingedüst wird, bestimmt entweder das Motormanagement (z.B. ein Motorsteuergerät) oder ein separates SCR-Steuergerät. The invention further relates to an SCR system for the application of such a method. Selective Catalytic Reduction (SCR) is a proven process for reducing nitrogen oxides in internal combustion engines (especially diesel engines). In this case, so-called SCR delivery systems are used, which usually comprise a reducing agent tank with removal tube, a pump module and an injection nozzle. For exhaust gas treatment, a reducing agent (urea water solution, for example AdBlue) is sprayed into an exhaust gas stream. The amount of reductant that is injected into the exhaust system determines either engine management (e.g., an engine control unit) or a separate SCR controller.
Bei modernen SCR-Fördersystemen ist ein beheizbares SCR-Tankmodul mit einer Förderpumpe direkt in den Tank integriert. Solche Fördersysteme umfassen neben der eigentlichen Förderpumpe (Dosierpumpe) auch eine Tankheizung, Druck- und Temperatursensoren und Sensoren zur Bestimmung des Füllstandes und der Qualität des Reduktionsmittels (zum Beispiel: Aggregatzustand und/oder Konzentration des Reduktionsmittels). Siehe z.B. 10 2008 002 353 A1 oder 10 2010 013 696 A1.In modern SCR conveyor systems, a heatable SCR tank module with a feed pump is integrated directly into the tank. In addition to the actual feed pump (metering pump), such conveyor systems also include a tank heater, pressure and temperature sensors and sensors for determining the fill level and the quality of the reducing agent (for example: state of aggregation and / or concentration of the reducing agent). See, e.g. 10 2008 002 353 A1 or 10 2010 013 696 A1.
So eine hochintegrierte Bauweise erlaubt es auch, bestimmte Bauteile mehrfach zu nutzen. Neben der Verwendung der von Reduktionsmittel umspülten Pumpe zur Förderung des Reduktionsmittels kann deren Spule (die Motorwicklung) als Heizspirale genutzt werden, um das Reduktionsmittel auch in der Pumpe zu beheizen. So eine zusätzliche Heizung ermöglicht es, bei tiefen Temperaturen, die Dosierbereitschaft schneller herzustellen. Über eine Bestimmung des elektrischen Widerstandes der Spule kann auch die Temperatur in der Förderpumpe bzw. die der Spule bestimmt werden.Such a highly integrated design also makes it possible to use certain components several times. In addition to the use of the pumped-around by reducing agent to promote the reducing agent whose coil (the motor winding) can be used as a heating coil to heat the reducing agent in the pump. Such an additional heating makes it possible to produce the metering readiness more quickly at low temperatures. By determining the electrical resistance of the coil, the temperature in the feed pump or that of the coil can also be determined.
Dazu wird im Motorsteuergerät oder einem eigenen SCR-Steuergerät ein Spannungsabfall im Stromkreis der SCR-Förderpumpe gemessen und daraus ein Gesamtwiderstand bestimmt, der sich aus den Teilwiderständen der SCR-Förderpumpe selbst und dem Leitungswiderstand ergibt, der die Verkabelung und die notwendigen Anschlüsse (Steckverbindungen) dieser Bauteile umfasst.For this purpose, a voltage drop in the circuit of the SCR delivery pump is measured in the engine control unit or its own SCR control unit and from this a total resistance is determined, which results from the partial resistances of the SCR delivery pump itself and the line resistance, the wiring and the necessary connections (connectors) includes these components.
Mit Hilfe dieses über den Spannungsabfall bestimmten, temperaturabhängigen elektrischen Widerstandes (zusammengesetzt aus dem Leitungswiderstand und dem Widerstand der SCR-Förderpumpe) sowie durch Kenntnis des Referenzwiderstandes der SCR-Förderpumpe bei einer Normtemperatur (z.B. 20) und des materialabhängigen Temperaturkoeffizienten lässt sich die Temperatur der SCR-Förderpumpe bestimmen. With the help of this, the temperature-dependent electrical resistance determined by the voltage drop (composed of the line resistance and the resistance of the SCR feed pump) and by knowing the reference resistance of the SCR feed pump at a standard temperature (eg 20) and the material-dependent temperature coefficient can be the temperature of the SCR Determine delivery pump.
Dazu erforderliche Referenzwerte werden dazu üblicherweise im Rahmen des Motorsteuergeräte-Applikationsprozesses bestimmt und als feste Werte im Motorsteuergerät hinterlegt. Die Werte können jedoch durch Fertigungstoleranzen in der SCR-Förderpumpe selbst und in der Verkabelung dieses Bauteils von Fahrzeugmodell zu Fahrzeugmodell variieren und sind gegebenenfalls sogar fahrzeugindividuell. For this purpose required reference values are usually determined within the scope of the engine control unit application process and stored as fixed values in the engine control unit. However, the values may vary from vehicle model to vehicle model due to manufacturing tolerances in the SCR delivery pump itself and in the wiring of this component, and may even be vehicle-specific.
Um dies auszuschließen, könnte man entweder zusätzliche Temperatursensoren verwenden oder ungenaue Temperaturwerte in Kauf nehmen, was zu Fehlfunktionen führen könnte. Eine falsche Bestimmung der Pumpentemperatur kann zu Schäden an diesem Bauteil und zu Fehleinträgen führen.To rule this out, one could either use additional temperature sensors or accept inaccurate temperature readings, which could lead to malfunction. An incorrect determination of the pump temperature can lead to damage to this component and to incorrect entries.
Es besteht also ein Bedarf an einem verbesserten Verfahren zum Widerstandsabgleich, der die oben genannten Nachteile wenigstens teilweise ausräumt. Es besteht auch weiterhin ein Bedarf an einem entsprechend verbesserten SCR-Fördersystem. Thus, there is a need for an improved method of resistance compensation that at least partially eliminates the above disadvantages. There remains a need for a correspondingly improved SCR delivery system.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und das erfindungsgemäße SCR-Fördersystem nach Anspruch 9 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Automatisierung des Widerstandsabgleichs an der Förderpumpe eines SCR-Fördersystems weist die Schritte auf:
- – Aktivieren eines Widerstandsabgleichs durch Abfragen von Bedingungen zur Freigabe eines Widerstandsabgleichs,
- – Messen eines Gesamtwiderstandes bei einer Adaptionstemperatur,
- – Bestimmen eines ersten virtuellen Widerstandswertes und Bestimmen eines zweiten virtuellen Widerstandswertes und
- – Speichern des ersten und zweiten virtuellen Widerstandswertes in einem Motorsteuergerät.
- Activating a resistance match by querying conditions to enable a resistance match,
- Measuring a total resistance at an adaptation temperature,
- Determining a first virtual resistance value and determining a second virtual resistance value and
- Storing the first and second virtual resistance values in an engine control unit.
Dieses Grundverfahren erlaubt es, im Betrieb bei geeigneten und bestimmbaren Randbedingungen aus dem gemessenen Gesamtwiderstand den ersten (temperaturunabhängigen) virtuellen Widerstandswert (bei einer Referenztemperatur, vorzugsweise von 20°C) zu bestimmen und einen zweiten virtuellen (temperaturabhängigen) Widerstandswert und beide Werte in einem Motorsteuergerät zu speichern und zu aktualisieren. Es geht also darum, den Widerstand in einen „virtuellen“ temperaturabhängigen und einen „virtuellen“ temperaturunabhängigen Teil zu zerlegen und diese anhand des gemessenen Gesamtwiderstandes zu bestimmen. Die so bestimmten Widerstandswerte können weiter in dem Temperaturmodell zur Bestimmung der Spulentemperatur der Förderpumpe genutzt werden, ohne dass dazu ein aufwändiger Applikationsprozess in der Entwicklungsphase des Systems erforderlich wäre. Die notwendigen Werte werden praktisch im Betrieb regelmäßig ermittelt und bedarfsweise nachjustiert und aktualisiert. This basic method makes it possible to determine the first (temperature-independent) virtual resistance value (at a reference temperature, preferably 20 ° C.) during operation under suitable and determinable boundary conditions and a second virtual (temperature-dependent) resistance value and both values in an engine control unit to save and update. The point is then to divide the resistor into a "virtual" temperature-dependent and a "virtual" temperature-independent part and to determine these based on the measured total resistance. The resistance values determined in this way can be further used in the temperature model for determining the coil temperature of the feed pump, without the need for a complex application process in the development phase of the system. The necessary values are determined regularly during operation and, if necessary, readjusted and updated.
Dabei gibt es Verfahren, bei denen das Abfragen von Bedingungen zur Freigabe eines Widerstandsabgleiches wenigstens einen der folgenden Schritte umfasst:
- – Abfragen eines Zündung-an-Zustands, und
- – Bewerten eines vorhandenen Anlern- oder Bewertungsfaktors.
- - polling an ignition-on-state, and
- - Evaluate an existing learning or evaluation factor.
Durch Abfrage dieser Bedingungen wird sichergestellt, dass regelmäßig ein sinnvoller Widerstandsabgleich im Betrieb stattfinden kann. Dabei wird beachtet, dass die Zündung eingeschaltet ist, und ein Anlern- oder Bewertungsfaktor berücksichtigt wird, um den Widerstandsabgleich unter qualitativ wenigstens gleichwertigen Bedingungen (oder besseren) durchzuführen wie einen vorher durchgeführten Widerstandsabgleich, dessen Ergebnisse im Motorsteuergerät gespeichert sind. By interrogating these conditions, it is ensured that a meaningful resistance adjustment can take place regularly during operation. It is noted that the ignition is on, and a learning or weighting factor is taken into account to perform the resistance equalization under qualitatively at least equivalent conditions (or better) than a previously performed resistance calibration, the results of which are stored in the engine control unit.
Es gibt auch Verfahren, bei denen die Freigabe des Widerstandsabgleichs optional um einen oder mehrere der folgenden Schritte ergänzt ist:
Abfragen einer Umgebungstemperatur. Dabei können zum Beispiel Bedingungen für einen Temperaturbereich hinterlegt werden, in dem ein solcher Abgleich sinnvoll ist.There are also methods in which the release of the resistance compensation is optionally supplemented by one or more of the following steps:
Querying an ambient temperature. In this case, for example, conditions for a temperature range can be stored, in which such a comparison makes sense.
Abfragen eines Heizungs-/Betriebsstatus der Förderpumpe. Hier kann festgestellt werden, ob die Förderpumpe einen Betriebszustand eingenommen hat (zum Beispiel Heizen oder Defrosten), der gegebenenfalls einen Widerstandsabgleich verfälschen würde.Querying a heating / operating status of the feed pump. Here it can be determined whether the feed pump has assumed an operating state (for example, heating or defrosting), which would possibly falsify a resistance balance.
Abfragen eines ersten Kaltstartstatus. Hier kann festgestellt werden, ob ein Kaltstartstatus vorliegt, bei dem der Widerstandsabgleich sinnvoll ist. Dies kann beispielsweise geschehen, indem festgestellt wird, dass die Temperatur eines Kühlmittels, die Temperatur in einem Abgasstrom nach einem Partikelfilter und die Umgebungstemperatur in einem engen Temperaturfenster liegen.Query a first coldstart status. Here it can be determined whether a cold start status exists, in which the resistance adjustment makes sense. This can be done, for example, by determining that the temperature of a coolant, the temperature in an exhaust stream downstream of a particulate filter, and the ambient temperature are within a narrow temperature window.
Abfragen eines zweiten Kaltstartstatus. Hier kann beispielsweise über die Berücksichtigung einer Motor-Aus-Zeit festgelegt werden, ob der Motor und damit das SCR-Fördersystem lange genug abgeschaltet waren/außer Betrieb waren, so dass Kaltstartbedingungen vorliegen. Querying a second cold start status. Here, for example, by considering an engine off time, it can be determined whether the engine and thus the SCR conveyor system have been shut down / shut down long enough to have cold start conditions.
Die Kombination der ersten und zweiten Kaltstartstatusabfrage erlaubt eine besonders fehlersichere Beurteilung. The combination of the first and second cold start status inquiry allows a particularly fail-safe assessment.
Abfragen eines Fehlerstatus. Hier wird festgestellt, ob ein anderer Fehler im System vorliegt, der einen Widerstandsabgleich verhindert. Querying an error status. Here it is determined if there is another fault in the system which prevents a resistance adjustment.
Abfragen eines SCR-Systemzustandes. Nur wenn die Pumpe vor der Widerstandsmessung nicht aktiv war, ist ein Widerstandsabgleich sinnvoll, da sonst die Messung des Widerstandswertes durch die Bestromung des Pumpenmotors gegebenenfalls verfälscht werden könnte.Querying an SCR system state. Resistance compensation is only useful if the pump was not active before the resistance measurement, otherwise the measurement of the resistance value could possibly be falsified by the current supplied to the pump motor.
Abfragen eines Zeitraums nach einer Spulenmessung. Hier wird sichergestellt, dass der Widerstandsabgleich erst nach dem Ende einer vorgenommenen Spulenmessung vorgenommen wird und dass gleichzeitig die letzte Messung noch nicht zu lange zurück liegt.Querying a period of time after a coil measurement. This ensures that the resistance compensation is performed only after the end of a coil measurement and that at the same time the last measurement is not too long ago.
Abfragen einer Spulentemperaturbedingung. Hier wird
- – zum einen geprüft, ob eine noch zulässige Temperaturerhöhung der Spule vorliegt, die durch wiederholte initiale Spulentemperaturmessungen verursacht wurde (die Temperaturerhöhung darf nur sehr klein sein), und
- – zum anderen, ob eine genügend lange Steuergerät-aus-Zeit verstrichen ist, um ein notwendiges Abkühlen der Spule (Absinken der Spulentemperatur) sicherzustellen.
- On the one hand checked whether there is still a permissible increase in the temperature of the coil, which was caused by repeated initial coil temperature measurements (the temperature increase may only be very small), and
- - On the other hand, if a sufficiently long controller off-time has elapsed to ensure a necessary cooling of the coil (drop in coil temperature).
Es gibt Verfahren, bei denen das Bewerten des Anlern- oder Bewertungsfaktors mehrere Unterschritte umfasst,
- – nämlich das Berechnen eines aktuellen Anlern-/Bewertungsfaktors aus mehreren Teilfaktoren mit
- – Bestimmen eines ersten Teilfaktors aus der Differenz einer Abgleichtemperatur mit einer Normtemperatur. Dieser Faktor hängt von der Differenz zwischen der Abgleichtemperatur, die der Reduktionsmitteltemperatur entspricht, und einer Referenztemperatur (z.B. 20°C). Der Faktor wird anhand einer Kennlinie bestimmt, die so ausgebildet ist, dass der bestmögliche Wert 1,0 dann erreicht wird, wenn die Differenz zwischen der Abgleichtemperatur und der Normtemperatur gleich Null ist. Der Faktor erhält den schlechtestmöglichen Wert von 0 in dem Fall, wenn die Differenz zwischen den beiden Temperaturwerten (Abgleichtemperatur minus Normtemperatur) einen bestimmten Grenzwert überschreitet (z.B. 10°C).
- – Bestimmen eines zweiten Teilfaktors aus der Differenz zwischen der Abgleichtemperatur und der Umgebungstemperatur. Auch hier wird anhand einer Kennlinie ein Faktor zwischen 0 und 1 bestimmt. In diesem Fall derart, dass der bestmögliche Wert 1 erhalten wird, wenn die Abgleichtemperatur (SCR-Tanktemperatur) gleich der Umgebungstemperatur ist. Der schlechtestmögliche Wert von 0 wird dann erreicht, wenn die Differenz größer einem zweiten Grenzwert ist, der beispielsweise 20°C betragen kann. Durch diese beiden temperaturbedingten Teilfaktoren wird sichergestellt, dass die Temperaturabweichungen der einzelnen relevanten Komponenten von der Umgebungstemperatur bzw. einer Referenztemperatur, möglichst in einem engen, vorgebbaren Rahmen liegen. So werden Zustände, bei denen die Temperaturen homogen sind, besonders gut bewertet.
- – Bestimmen eines dritten Teilfaktors aus der Abstellzeit des Systems. Auch hier wird eine Kennlinie genutzt, die so gestaltet/bedatet ist, dass der bestmögliche Wert
von 1 erhalten wird, wenn die Abstellzeit größer gleich einer bestimmten Abstellzeit ist, beispielsweise acht Stunden. Der schlechtmöglichste Wert von 0 wird erreicht, wenn die Abstellzeit einen unteren Grenzwert unterschreitet, z.B. gleich 0 ist.
- Namely, the calculation of a current learning / evaluation factor from several partial factors
- - Determining a first partial factor of the difference of an adjustment temperature with a standard temperature. This factor depends on the difference between the calibration temperature, which corresponds to the reducing agent temperature, and a reference temperature (eg 20 ° C). The factor is determined on the basis of a characteristic curve which is designed such that the best possible value 1.0 is reached when the difference between the calibration temperature and the standard temperature is equal to zero. The factor receives the worst possible value of 0 in the case when the difference between the two temperature values (calibration temperature minus standard temperature) exceeds a certain limit (eg 10 ° C).
- Determining a second sub-factor from the difference between the calibration temperature and the ambient temperature. Again, a factor between 0 and 1 is determined by means of a characteristic curve. In this case, such that the best possible value of 1 is obtained when the match temperature (SCR tank temperature) is equal to the ambient temperature. The worst possible value of 0 is reached when the difference is greater than a second limit, which may be 20 ° C, for example. These two temperature-related partial factors ensure that the temperature deviations of the individual relevant components are from the ambient temperature or a reference temperature, if possible within a narrow, specifiable framework. Thus, states in which the temperatures are homogeneous, evaluated particularly well.
- Determining a third partial factor from the shutdown time of the system. Again, a characteristic curve is used that is designed / supplied to give the best possible value of 1 when the shutdown time is greater than or equal to a particular shutdown time, for example eight hours. The worst possible value of 0 is reached when the stop time falls below a lower limit, eg equal to 0.
In einem weiteren Schritt werden die Teilfaktoren (erster, zweiter und dritter Teilfaktor) miteinander multipliziert, so dass ein Anlernfaktor gebildet wird, der ebenfalls einen Wert zwischen 0 und 1 annimmt. In a further step, the partial factors (first, second and third partial factors) are multiplied together, so that a learning factor is formed, which also assumes a value between 0 and 1.
In einem weiteren Schritt wird dann dieser berechnete Anlernfaktor mit dem zuletzt verfügbaren und gespeicherten Anlernfaktor verglichen. Der neu berechnete Anlernfaktor dient zum einen dazu, den eigentlichen Widerstandsabgleich freizugeben, und zwar in dem Fall, dass dieser Anlernfaktor größer gleich, also besser oder qualitativ wenigstens gleichwertig dem bisher vorliegenden Anlernfaktor ist. Zum anderen dient er dazu als neuer, verbesserter und gespeicherter Anlernfaktor den nächsten Referenzwert zur Verfügung zu stellen.In a further step, this calculated learning factor is then compared with the last available and stored learning factor. The newly calculated learning factor serves on the one hand to release the actual resistance compensation, in the case that this learning factor is greater than or equal to, that is, better or qualitatively at least equivalent to the previous learning factor. On the other hand, it serves as the new, improved and stored learning factor to provide the next reference value.
Das Verfahren kann weiterhin Schritte aufweisen, bei denen zur Bestimmung eines ersten und zweiten Referenzwiderstandswertes modular Folgendes geschieht:
Bestimmen eines Spulenwiderstandes der Förderpumpenspule (Wicklungen des Motors) bei der Abgleichtemperatur. Diese lässt sich anhand der Abgleichtemperatur über Widerstandskennlinien der Förderpumpe berechnen. So eine Kennlinie wird mit dem temperaturabhängigen Widerstandskoeffizienten des Spulenmaterials bedatet, also zum Beispiel mit den Werten von Kupfer. The method may further comprise steps in which, for the determination of a first and a second reference resistance value, the following is done modularly:
Determining a coil resistance of the feed pump coil (windings of the motor) at the match temperature. This can be calculated on the basis of the adjustment temperature via resistance characteristics of the feed pump. Such a characteristic curve is supplied with the temperature-dependent resistance coefficient of the coil material, for example with the values of copper.
Auf gleiche Weise wird ein Normspulenwiderstand ermittelt, der für eine gewählte Referenztemperatur gilt, also beispielsweise für 20°C. In the same way, a standard coil resistance is determined, which applies to a selected reference temperature, for example, for 20 ° C.
Weiterhin wird ein erster Widerstandsoffset-Wert bestimmt, der aus der Differenz zwischen dem Spulenwiderstand bei der Abgleichtemperatur und dem Normspulenwiderstand gebildet wird:
Ein weiterer zweiter Widerstandsoffset-Wert wird aus dem Normspulenwiderstand, dem Spulenwiderstand und dem Gesamtwiderstand bei der Abgleichtemperatur bestimmt. Er ergibt sich aus der Differenz von Spulenwiderstand bei Normtemperatur und Spulenwiderstand bei Abgleichtemperatur, die durch diesen Spulenwiderstand geteilt wird und dann mit dem Gesamtwiderstand multipliziert wird.Furthermore, a first resistance offset value is determined, which is formed from the difference between the coil resistance at the calibration temperature and the standard coil resistance:
Another second resistance offset value is determined from the standard coil resistance, the coil resistance, and the total resistance at the compensation temperature. It results from the difference between coil resistance at standard temperature and coil resistance at match temperature, which is divided by this coil resistance and then multiplied by the total resistance.
Schließlich wird ein Normgesamtwiderstand bei einer Referenztemperatur bestimmt (zum Beispiel 20°C), der sich einmal aus der Summe des Gesamtwiderstandes und dem zweiten Widerstandsoffset-Wert ergibt, zu dem Folgendes addiert wird: Die Differenz zwischen der Differenz zwischen dem ersten Widerstandsoffset und dem Spulennormwiderstand und der Summe aus dem Gesamtwiderstand und dem zweiten Widerstandsoffset, wobei die Differenz mit einem Gewichtungsfaktor multipliziert wird, der den Anteil der Widerstände außerhalb der Spule gewichtet. Finally, a standard total resistance is determined at a reference temperature (for example, 20 ° C.), which results once from the sum of the total resistance and the second resistance offset value, to which the following is added: The difference between the difference between the first resistance offset and the coil standard resistance and the sum of the total resistance and the second resistance offset, wherein the difference is multiplied by a weighting factor that weights the proportion of resistors outside the coil.
Dieser Gewichtungsfaktor richtet sich nach der tatsächlichen Ausführung des Leitungssystems und kann Werte zwischen 0 und 1, zwischen 0,25 und 0,75, zwischen 0, 4 und 0,6 und einen Wert von 0,5 annehmen. This weighting factor depends on the actual execution of the piping system and can take values between 0 and 1, between 0.25 and 0.75, between 0, 4 and 0.6 and a value of 0.5.
In einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens lassen sich nun der erste und zweite Referenzwiderstand aus den oben bestimmten Größen bestimmen. In a further embodiment of the method, the first and second reference resistance can now be determined from the variables determined above.
Demnach ergibt sich der erste Referenzwiderstand, der einen temperaturunabhängigen Widerstand bei Normtemperatur bezeichnet, aus der Differenz zwischen dem Normgesamtwiderstand und dem mit dem Gewichtungsfaktor multiplizierten Normspulenwiderstand.Accordingly, the first reference resistance, which designates a temperature-independent resistance at standard temperature, results from the difference between the standard total resistance and the standard coil resistance multiplied by the weighting factor.
Der zweite Referenzwiderstand ergibt sich aus der Differenz zwischen dem Norm-Gesamtwiderstand und dem ersten Referenzwiderstand.The second reference resistance results from the difference between the standard total resistance and the first reference resistance.
In dem Verfahren werden Bewertungs- und/oder Gewichtungsfaktoren mit Beträgen zwischen 0 und 1 verwendet. Damit lässt sich eine sehr einfache Skalierung darstellen, welche eine Bewertung bzw. Skalierung der betroffenen Größe in transparenter und leicht nachvollziehbarer Weise erlaubt. The method uses valuation and / or weighting factors with amounts between 0 and 1. This allows a very simple scaling, which allows an evaluation or scaling of the affected size in a transparent and easily comprehensible manner.
Die Bewertungs- bzw. Skalierungsfaktoren werden entweder als feste Werte, als skalierte Kennlinien bzw. Kennfelder in einem geeigneten Speicher hinterlegt oder für die Anwendung aus anderen festen Werten, Kennlinien, Kennfeldern oder anderen Daten berechnet, die im Betrieb auftreten.The evaluation or scaling factors are stored either as fixed values, as scaled characteristic curves or characteristic maps in a suitable memory, or calculated for the application from other fixed values, characteristic curves, characteristic diagrams or other data that occur during operation.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein SCR-System mit Mitteln, die dazu eingerichtet sind, das Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen. Auf diese Weise steht ein SCR-System zur Verfügung, bei dem sich im Betrieb mit Hilfe des automatisierten Widerstandsabgleiches eine wiederholgenaue Temperaturbestimmung der SCR-Förderpumpe durchführen lässt, ohne dass dazu zusätzliche Temperaturfühler erforderlich wären oder ein aufwändiger Implementierungsprozess. Das System ist „selbstlernend“ und „selbstkorrigierend“.The invention further relates to an SCR system having means adapted to carry out the method according to one of the preceding claims. In this way, an SCR system is available, in which a repeatable temperature determination of the SCR delivery pump can be carried out in operation with the aid of the automated resistance compensation, without the need for additional temperature sensors or a complex implementation process. The system is self-learning and self-correcting.
Dabei gibt es Fördersysteme, bei denen die Mittel ein eigenes Steuergerät mit einem Speicher, einen Rechner und Daten-/Signalschnittstellen umfassen, und dieses Steuergerät die SCR-Förderpumpe ansteuert und die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Sensordaten verarbeitet. Damit steht ein weitgehend autarkes SCR-Steuersystem mit eigener Intelligenz zur Verfügung.There are conveyor systems, in which the means comprise a separate control unit with a memory, a computer and data / signal interfaces, and this control unit controls the SCR feed pump and processes the sensor data required for carrying out the method. Thus, a largely self-sufficient SCR control system with its own intelligence is available.
In alternativen Ausführungen ist es auch möglich, dass lediglich die SCR-Förderpumpe und die erforderlichen Sensoren in einem solchen Modul angeordnet sind, während die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Schritte in einem zentralen externen Motorsteuergerät durchgeführt werden, welches dazu ebenfalls über einen Speicher, einen Rechner und entsprechende Daten-/Signalschnittstellen verfügt. So eine Ausführung vereinfacht das SCR-System und nutzt bereits vorhandene Strukturen, die zur Durchführung des Verfahrens nur entsprechend bedatet und programmiert werden müssen.In alternative embodiments, it is also possible that only the SCR delivery pump and the required sensors are arranged in such a module, while the steps required to carry out the method are carried out in a central external engine control unit, which also has a memory, a computer and corresponding data / signal interfaces. Such an embodiment simplifies the SCR system and utilizes existing structures that need only be appropriately sized and programmed to perform the method.
Es gibt auch Verfahren, bei denen der Temperaturabgleich auf der Grundlage der Temperatur des Reduktionsmittels in der Förderpumpe erfolgen kann.There are also methods in which the temperature adjustment can be based on the temperature of the reducing agent in the feed pump.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:Embodiments of the invention will now be described by way of example and with reference to the accompanying drawings. It shows:
Das in
Im Block
Die wesentlichen Eingangsgrößen in dem Funktionsblock
ein Aktivierungssignal bAct, über das die Funktion insgesamt aktiviert wird, ein Aktivierungsflag bUpd, das angibt, dass aufgrund der standardmäßigen Ansteuerung der SCR-Förderpumpe für eine initiale Spulentemperaturmessung bei KL-15 an (Zündung an) neue Daten der Stromrückmessung der SCR-Förderpumpe vorliegen. The main input variables in the
an activation signal b Act , via which the function as a whole is activated, an activation flag b Upd , indicating that due to the standard activation of the SCR feed pump for an initial coil temperature measurement at KL-15 on (ignition on) new data of the current back measurement of the SCR Feed pump present.
Weitere Eingangsgrößen, die berücksichtigt werden, sind die Motorabstellzeit ZMA, die Umgebungstemperatur TU sowie eine Abgleichtemperatur TAG, die der Temperatur eines Reduktionsmittels
- – Um die Freigabe der einzelnen Berechnungsfunktionen in den anderen
Funktionsblöcken 2 –6 über ein Signal bTrig zu triggern, wird zunächst ein aktueller Anlernfaktor fRa bestimmt, der mit einem gespeicherten, vorhandenen Anlernfaktor fRv verglichen wird. Die Funktion wird nur ausgelöst, wenn der aktuelle Anlernfaktor fRa größer gleich dem vorhandenen Anlernfaktor fRv ist. Damit wird sichergestellt, dass die beim Abgleich berechneten Werte qualitativ mindestens gleichwertig zu den vorhandenen Werten sind, ist dies der Fall, wird eines von mehreren Freigabebits gesetzt. - – Ein weiteres Freigabebit wird gesetzt, wenn das Aktivierungssignal bAkt eingegeben wurde, das beispielsweise durch ein Aktivierungsflag bUpd ausgelöst wird, welches anzeigt, dass neue Messwerte vorhanden sind.
- - To release the individual calculation functions in the other function blocks
2 -6 To trigger a signal b Trig , a current learning factor f Ra is first determined, which is compared with a stored existing learning factor f Rv . The function is only triggered if the current learning factor f Ra is greater than or equal to the existing learning factor f Rv . This ensures that the values calculated during the adjustment are qualitatively at least equivalent to the existing values. If this is the case, one of several enable bits is set. - A further enable bit is set when the activation signal b Akt has been input, which is triggered, for example, by an activation flag b Upd , which indicates that new measured values are present.
Weitere Eingangsgrößen, aus denen gegebenenfalls zusätzliche Freigabebits zu errechnen sind, sind durch den großen gestrichelten Rahmenpfeil angedeutet. Dies können zum Beispiel folgende sein:
- – ein SCR-Fördersystemzustand, der anzeigt, dass die Pumpe nicht aktiv ist, um Reduktionsmittel zu fördern,
- – dass kein relevanter Fehler im Gesamtsystem vorliegt (dies kann die SCR-Anlage aber auch den Systemzustand des Motors bzw. des gesamten Fahrzeugs betreffen,
- – eine Bewertung des Zustands als Kaltstartbedingung, z.B. auf der Grundlage der Motorabstellzeit oder Motorauszeit ZMA oder durch Abfrage einer Temperaturbedingung wie der, ob die Temperaturen von Kühlmittel, Abgas stromabwärts des Partikelfilters in der Abgasanlage und der Umgebungstemperatur TU gleich sind,
- – einer Zustandsabfrage, ob die SCR-Dosierpumpe nach Einschalten der Zündung noch nicht geheizt oder defrostet hat,
- – einer Abfrage einer Umgebungstemperatur, die innerhalb eines zulässigen Bereichs liegen muss,
- – eine Abfrage, ob die Zündung eingeschaltet ist,
- – einer Abfrage, ob die Temperatur der Spule der SCR-Pumpe durch wiederholte Durchführung einer initialen Spulentemperaturmessung noch nicht so weit erhöht ist, dass eine Verfälschung beim Widerstandsabgleich auftreten könnte, und
- – die Abfrage einer Bedingung zur Betriebsunterbrechung, die beispielsweise eine Motorabstellzeit ZMA oder eine Abstellzeit eines zugehörigen Steuergerätes berücksichtigt.
- An SCR delivery system state indicating that the pump is not active to deliver reductant,
- - that there is no relevant error in the overall system (this may affect the SCR system but also the system state of the engine or the entire vehicle,
- An assessment of the condition as a cold start condition, eg based on the engine shutdown time or engine off time Z MA or by interrogation of a temperature condition such as whether the temperatures of coolant, exhaust downstream of the particulate filter in the exhaust system and ambient temperature T U are the same,
- - a status inquiry as to whether the SCR dosing pump has not yet heated or defrosted after switching on the ignition,
- A query of an ambient temperature which must be within a permissible range,
- A query whether the ignition is switched on,
- A query as to whether the temperature of the coil of the SCR pump has not yet been increased so much by repeated execution of an initial coil temperature measurement that a falsification of the resistance compensation could occur, and
- - The query of a condition for business interruption, which takes into account, for example, an engine shutdown time Z MA or a shutdown time of an associated control unit.
Die Informationen aller einzelnen Bits werden in einem „Gesamt-Byte“ zusammengefasst. Dieses wird verglichen mit einem Soll-Byte-Wert. Ist das Vergleichsergebnis positiv, wird das Verfahren aktiviert und die Größen werden wie nachfolgend beschrieben bestimmt.The information of each individual bit is summarized in a "total byte". This is compared to a desired byte value. If the comparison result is positive, the method is activated and the quantities are determined as described below.
Der auch zur Freigabe des Verfahrens berechnete Bewertungsfaktor oder Anlernfaktor fR wird bestimmt, indem über Kennlinien oder Kennfelder oder andere verfügbare Daten mehrere Abweichungsfaktoren berechnet werden. Dazu gehören:
- – Ein Normabweichungsfaktor fD20, der die Abweichung der Abgleichtemperatur TAG von der Normtemperatur T20 berücksichtigt. Die Normtemperatur T20 ist beispielsweise 20°C. Beispielsweise wird der Faktor davon ausgehend so bestimmt, dass dieser bei einer betragsmäßigen Differenz
von mehr als 10°C gleich 0 ist, dem schlechtestmöglichen Wert, oder bei einer Abweichung gleich 0, also wenn die Abgleichstemperatur TAG gleich der Normtemperatur ist,gleich 1 ist (bestmöglicher Wert). - – Der weitere Faktor fDT, der als Messabweichungsfaktor bezeichnet wird, berücksichtigt in gleicher Weise die Abweichung der Abgleichtemperatur TAG von der Umgebungstemperatur TU. Er ergibt sich beispielsweise so, dass bei einer betragsmäßigen Differenz von ≥ 20°C der Faktor fDT gleich 0 ist, und bei einer Abweichung von 0°
C gleich 1. - – Einen dritten Faktor bildet beispielsweise ein Abstellabweichungsfaktor fDZ, der die Dauer der Motorabstellzeit ZMA berücksichtigt. Hier wird beispielsweise
ein bestmöglicher Wert 1 erhalten, wenn die Abstellzeit ≥ 8 Stunden ist, und ein schlechtestmöglicher Wert 0, wenn die Abstellzeit 0 Stunden beträgt.
- - A standard deviation factor f D20 , which takes into account the deviation of the balancing temperature T AG of the standard temperature T 20 . The standard temperature T 20 is, for example, 20 ° C. For example, the factor thereof is determined so that it is equal to 0 at an absolute difference of more than 10 ° C, the worst possible value, or at a deviation equal to 0, ie when the adjustment temperature T AG is equal to the standard temperature, equal to 1 (best possible value).
- The further factor f DT , which is referred to as a measurement deviation factor, likewise takes into account the deviation of the calibration temperature T AG from the ambient temperature T U. It results for example in such a way that with an absolute difference of ≥ 20 ° C the factor f DT is equal to 0, and with a deviation of 0 ° C it is equal to 1.
- - A third factor forms, for example, a Abstellabweichungsfaktor f DZ , which takes into account the duration of the engine shutdown time Z MA . Here, for example, a best possible value of 1 is obtained if the stop time is ≥ 8 hours, and a worst possible value of 0 if the stop time is 0 hours.
Durch Multiplikation der Faktoren fD20, fDT und fDZ ergibt sich ein aktueller Anlernfaktor fRA. Es gilt Formel 1:
Dieser aktuelle Anlernfaktor fRA wird mit dem vorhandenen Anlernfaktor fRV verglichen und ersetzt diesen in dem Fall, wenn der aktuelle Anlernfaktor fRA größer (und damit qualitativ „besser“) ist als der vorhandene Anlernfaktor fRV. Gleichzeitig wird in diesem Fall auch das entsprechende Freigabebit gesetzt, welches dann in Verbindung mit den anderen Bits zur Freigabe des weiteren Verfahrens führt. This current learning factor f RA is compared with the existing learning factor f RV and replaces it in the case when the current learning factor f RA is greater (and thus qualitatively "better") than the existing learning factor f RV . At the same time, the corresponding enable bit is set in this case, which then leads to the release of the further method in conjunction with the other bits.
Die Bestimmung der Faktoren erfolgt anhand von Kennlinien oder Kennfeldern, anhand derer die gewünschten Randbedingungen auf die Werte zwischen 0 und 1 abgebildet werden.The factors are determined on the basis of characteristic curves or characteristic diagrams, by means of which the desired boundary conditions are mapped to the values between 0 and 1.
Im Funktionsblock
Der berücksichtigte Spulenwiderstand RSPT ist abhängig von der Abgleichtemperatur TAG, die der Reduktionsmitteltemperatur entspricht. Im vorliegenden Fall wird TSPT aus einer Kennlinie bestimmt, welche über einen Werkstoffkoeffizienten die Temperaturabhängigkeit des Spulenwerkstoffwiderstandes (beispielsweise Kupfer) berücksichtigt. Ausgabegröße des Funktionsblocks
Im Funktionsblock
Dieser Faktor wird mit dem Gesamtwiderstand RGT multipliziert. Die Formel dazu lautet: This factor is multiplied by the total resistance R GT . The formula is:
Der Faktor fR bezeichnet eine Kennzahl, welche die Abweichung des Spulenwiderstands bei der Abgleichtemperatur vom Spulenwiderstand bei Normtemperatur kennzeichnet. The factor f R denotes a characteristic number which indicates the deviation of the coil resistance at the adjustment temperature from the coil resistance at standard temperature.
Im Funktionsblock
Der Wert ergibt sich aus zwei Summanden. Der erste Summand enthält die Summe aus dem Gesamtwiderstand RGT und dem temperaturabhängigen Widerstandsoffset RO2. Der zweite Summand wird aus der Differenz zweier Summanden gebildet, nämlich der Differenz zwischen dem temperaturunabhängigen Widerstandsoffset RO1 und dem Spulennormwiderstand RSP20 und der Summe aus dem Gesamtwiderstand RGT und dem temperaturabhängigen Widerstandsoffset RO2. Dieser Wert wird dabei mit einem wählbaren Gewichtungsfaktor fG korrigiert (durch die Differenz 1 – fG), mit dem der Nichtspulenwiderstandsanteil am Gesamtwiderstand berücksichtigt wird.The value results from two summands. The first summand contains the sum of the total resistance R GT and the temperature-dependent resistance offset R O2 . The second summand is formed from the difference between two summands, namely the difference between the temperature-independent resistance offset R O1 and the coil normal resistance R SP20 and the sum of the total resistance R GT and the temperature-dependent resistance offset R O2 . This value is corrected with a selectable weighting factor f G (by the difference 1-f G ), which takes into account the non-coil resistance component of the total resistance.
Davon ausgehend wird dann im Funktionsblock
Er setzt sich zusammen aus dem Gesamtwiderstand bei Normtemperatur (hier 20 °C) RG20, von dem der Spulennormwiderstand RSP20 mit dem Gewichtungsfaktor versehen abgezogen wird. Und im Funktionsblock
Die Förderpumpe
Über einen im Kabelbaum gemessenen Spannungsabfall U ist es möglich, den Gesamtwiderstand des Systems zu ermitteln, der sich aus der Summe der Widerstände RKB und RSP ergeben. Der Spulenwiderstand ändert sich mit der Temperatur gemäß einem bekannten temperaturabhängigen Widerstandskoeffizienten. By means of a voltage drop U measured in the cable harness, it is possible to determine the total resistance of the system, which results from the sum of the resistances R KB and R SP . The coil resistance varies with temperature according to a known temperature-dependent resistance coefficient.
Sind nun die Spannung U und der Kabelbaumwiderstand RKB bekannt, so kann im Rückschluss der Spulenwiderstand RSP bestimmt werden und es kann mittels des Widerstandskoeffizienten die Temperatur TSP bestimmt werden und damit auch die Temperatur der Pumpe
Das oben beschriebene Verfahren dient zur Abstimmung der Widerstände RSP und RKB des Systems, um eine möglichst exakte und wiederholgenaue Temperaturbestimmung der Spule/Wicklung
Diese Abstimmung wird regelmäßig im Betrieb durchgeführt (zumindest bis eine später nicht mehr übertroffene Güte des Anlernfaktors erzielt wurde), um beispielsweise auch Veränderungen des Widerstandes RKB korrigieren zu können.This tuning is performed regularly during operation (at least until a later no longer exceeded quality of the Anlernfaktors was achieved), for example, to be able to correct changes in the resistance R KB .
Die notwendigen Berechnungen und Auswertungen erfolgen über ein Steuergerät
Weitere Variationen und Ausführungen der Erfindung ergeben sich für den Fachmann im Rahmen der Ansprüche. Further variations and embodiments of the invention will become apparent to those skilled in the scope of the claims.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- bAct b Act
- Aktivierungssignal activation signal
- bUpd b Upd
- Aktivierungsflag, neue Messwerte vorhanden Activation flag, new readings available
- bTrig b Trig
- Freigabetrigger release trigger
- bSCR b SCR
- Freigabe SCR-Betrieb Enable SCR operation
- fR f R
- Bewertungsfaktor/Anlernfaktor Factor / Anlernfaktor
- fRa f Ra
- aktueller Anlernfaktor current learning factor
- fRv f Rv
- vorhandener Anlernfaktor existing learning factor
- fD20 f D20
- Normabweichungsfaktor (Abweichung von der Normtemperatur) Standard deviation factor (deviation from standard temperature)
- fDT f DT
- Messabweichungsfakor (Abweichung von der Abgleichtemperatur/SCR-Temperatur) Deviation factor (deviation from the match temperature / SCR temperature)
- fDZ f DZ
- Abstellabweichungsfaktor (Dauer der Motorabstellzeit) Abstellabweichungsfaktor (duration of the engine shutdown time)
- fRT RT
- Spulenwiderstandsfaktor Coil resistance factor
- RGT R GT
- Gesamtwiderstand beim Abgleich gemessen (bei Abgleich-/SCR-temperatur) Total resistance measured during calibration (at calibration / SCR temperature)
- RG20 R G20
- Normgesamtwiderstand Norm total resistance
- RSPT R SPT
- Spulenwiderstand bei Abgleichtemperatur berechnet (mit Temperaturkoeffizienten) Coil resistance calculated at calibration temperature (with temperature coefficients)
- RSP20 R SP20
- Spulennormwiderstand berechnet (mit Temperaturkoeffizienten) Coil standard resistance calculated (with temperature coefficients)
- RO1 R O1
- temperaturunabhängiger Widerstandsoffset temperature-independent resistance offset
- RO2 R O2
- temperaturabhängiger Widerstandsoffset temperature-dependent resistance offset
- fG f G
- Gewichtungsfaktor (gewichtet den „Nicht-Spulen-Widerstandsanteil) Weighting factor (weights the "non-coil resistance")
- R1 R 1
- virtueller temperaturunabhängiger Widerstand (bei Normtemperatur) virtual temperature-independent resistance (at standard temperature)
- R2 R 2
- virtueller temperaturabhängiger Widerstand (bei Normtemperatur) virtual temperature-dependent resistance (at standard temperature)
- TAG T AG
- Abgleichtemperatur/SCR-Temperatur Temp / SCR temperature
- TU T U
- Umgebungstemperatur ambient temperature
- T20 T 20
- Normtemperatur standard temperature
- ZMA Z MA
- Motorabstellzeit Motorabstellzeit
- 1 bis 61 to 6
- Funktionsblöcke function blocks
- 1010
- SCR-System SCR system
- 1111
- Reduktionsmittelbehälter Reductant tank
- 1212
- SCR-Fördermodul SCR-delivery module
- 1313
- Sensoren sensors
- 1414
- Pumpe pump
- 1515
- Reduktionsmittel reducing agent
- 1616
- Leitung management
- 1717
- Einspritzdüse injection
- 1818
- Abgaskanal exhaust duct
- 1919
- Wicklung/Spule Winding / coil
- 2020
- Stromquelle power source
- 2121
- Kabelbaum harness
- 2222
- Steuergerät control unit
- 2323
- Speicher Storage
- 2424
- Recheneinheit computer unit
- 2525
- Pfeil (Datenaustausch SCR-System) Arrow (data exchange SCR system)
- 2929
- Pfeil (Datenaustausch Motor/Fahrzeug) Arrow (data exchange engine / vehicle)
Formeln: formulas:
- fRa = fD20·fDT·fDZ(1)f Ra = f D20 × f DT × f DZ (1)
- RO1 = RGT – RSPT(2) R O1 = R GT - R SPT (2)
- RG20 = (RGT + RO2) + ((RO1 + RSP20) – (RGT + RO2))·(1 – fG)(5)R G20 = (R + R GT O2) + ((O1 + R R SP20) - (R GT + O2 R)) * (1 - f G) (5)
- R1 = (RG20 – RSP20)·fG(6)R 1 = (R G20 - R SP20 ) · f G (6)
- R2 = RG20 – R1(7)R 2 = R G20 - R 1 (7)
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016202682.8A DE102016202682A1 (en) | 2016-02-22 | 2016-02-22 | Method for automating a resistance compensation on a feed pump of an SCR system and SCR system for using the method |
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Publication Number | Publication Date |
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2016
- 2016-02-22 DE DE102016202682.8A patent/DE102016202682A1/en not_active Withdrawn
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