-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung eines Abgassensors und ein Abgassystem.
-
Beim Nachbehandeln von Abgasen einer Brennkraftmaschine sind Abgassensoren, die nach jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen, wie bspw. Filtern oder Katalysatoren angeordnet sind, von großer Bedeutung für einen schadstoffoptimierten Betrieb der Brennkraftmaschine.
-
Abgassensoren werden generell eingesetzt, um Abgaswerte vor und hinter jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen zu überwachen und stellen dadurch sicher, dass gesetzliche Anforderungen, die bspw. durch Grenzwerte für Abgaswerte vorgegeben sind, eingehalten werden. Entsprechend sind Abgassensoren zum Steuern eines Betriebs einer Brennkraftmaschine häufig durch gesetzliche Auflagen vorgeschrieben.
-
Um eine korrekte Funktion jeweiliger Abgassensoren gewährleisten zu können, werden diese beim Betrieb einer Brennkraftmaschine mit fest definierten Abgaskonzentrationen kalibriert. Dazu muss die Funktion von Abgassensoren aufgrund gesetzlicher Vorgaben während des Betriebs der Brennkraftmaschine überprüfbar sein.
-
Um die Funktion eines Abgassensors zu überprüfen, wird ein Abgassystem mit einer definierten Abgasmenge und Schadstoffkonzentration beaufschlagt. Während der Beaufschlagung von dem Abgassensor ermittelte Abgaswerte, wie bspw. eine Schadstoffkonzentration, werden anschließend mit vorgegeben Sollwerten abgeglichen, um auf Fehlfunktionen und/oder Abweichungen in einem Messverhalten des Abgassensors zu schließen.
-
Zur Überprüfung von hinter jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen eines Abgassystems angeordneten Abgassensoren ist es kurzzeitig erforderlich, die Abgasnachbehandlungselemente zu überwinden und die Abgassensoren mit einem unbehandelten Abgas zu beaufschlagen.
-
Durch stetig strengere Gesetzesanforderungen kann es vorkommen, dass ein Abgasstrom, der zur Überprüfung von hinter jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen eines Abgassystems angeordneten Abgassensoren verwendet wird, einen gesetzlich vorgegebenen Grenzwert für eine Schadstoffkonzentration übersteigt, so dass ein entsprechendes Abgassystem bei einer Überprüfung jeweiliger Abgassensoren des Abgassystems ein Abgas erzeugt, das eine Schadstoffkonzentration aufweist, die oberhalb eines gesetzlich vorgegebenen Grenzwerts liegt. Entsprechend besteht Bedarf für ein Verfahren zur Diagnose eines hinter jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen eines Abgassystems angeordneten Abgassensors unter Einhaltung geltender Abgasvorschriften.
-
Die europäische Druckschrift
EP 2 960 453 A1 offenbart ein Abgassystem mit einer Hauptleitung und einer Nebenleitung.
-
In der europäischen Druckschrift
EP 0 525 566 A1 wird ein Abgassystem mit einer Vielzahl Filter vorgestellt.
-
Die deutsche Druckschrift
DE 10 2006 010 497 A1 offenbart ein Abgassystem mit einem Abgaspfad, der einen ersten Filter und einen in Strömungsrichtung hinter dem ersten Filter angeordneten zweiten Filter aufweist.
-
Die JP H03- 246 456 A offenbart ein Verfahren zur Diagnose eines Katalysators. In einer Abgasanlage ist ein Bypass mit einem Referenzkatalysator vorgesehen. Die Funktion eines Katalysators im Hauptabgaspfad wird periodisch überprüft, indem Abgas durch den Bypass geleitet wird und das Verhältnis der Messwerte von hinter den Katalysatoren angeordneten Sauerstoffsensoren ermittelt wird. Wenn das Verhältnis einen vorgegebenen Wert übersteigt, zeigt dies einen Defekt der Abgasanlage an.
-
Aus der
DE 10 2014 114 976 A1 ist ein Verfahren zur Diagnose eines monolithischen Katalysators bekannt, bei dem der Abgasstrom auf Regionen des Katalysators mit unterschiedlicher Beschichtung aufgeteilt wird.
-
Die
DE 198 42 425 C2 lehrt ein Verfahren zur Kalibration einer Lambdasonde während einer Schubabschaltung.
-
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur Kalibrierung von hinter jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen eines Abgassystems angeordneten Abgassensoren unter Einhaltung vorgegebener Grenzwerte eines Schadstoffausstoßes bereitzustellen.
-
Zur Lösung der voranstehend genannten Aufgabe wird ein Verfahren zur Kalibrierung eines Abgassensors vorgestellt, bei dem ein von einer Brennkraftmaschine erzeugter Abgasmassenstrom aufgeteilt wird und ein erster Teil des Abgasmassenstroms durch einen ersten Abgaspfad eines Fahrzeugs geleitet wird und ein zweiter Teil des Abgasmassenstroms durch einen zweiten Abgaspfad des Fahrzeugs geleitet wird, und wobei der erste Abgaspfad und der zweite Abgaspfad jeweils mindestens ein Abgasnachbehandlungselement und mindestens einen in Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms nach dem mindestens einen Abgasnachbehandlungselement angeordneten Abgassensor umfassen, und wobei eine Abgasnachbehandlungsleistung des mindestens einen Abgasnachbehandlungselements des ersten Abgaspfads kleiner ist als eine Abgasnachbehandlungsleistung des mindestens einen Abgasnachbehandlungselements des zweiten Abgaspfads, und wobei durch den mindestens einen von dem ersten Abgaspfad umfassten Abgassensor ermittelte Schadstoffwerte, d. h. Emissionswerte, mit durch den mindestens einen von dem zweiten Abgaspfad umfassten Abgassensor ermittelten Schadstoffwerten verglichen werden und anhand eines Abgleichs eines vorgegebenen Diagnosewerts mit dem mindestens einen Proportionalitätsfaktor der mindestens eine Abgassensor des zweiten Abgaspfads kalibriert wird.
-
Ausgestaltungen ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.
-
Der Begriff „Schadstoffwerte“ beschreibt im Kontext der vorliegenden Erfindung einen Wert einer anteiligen Menge von Schadstoffen in einem Abgasmassenstrom, d.h. einer Schadstoffkonzentration.
-
Unter einer Abgasnachbehandlungsleistung ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine Fähigkeit zur Reduktion von Emissionen in einem vorgegebenen Abgasmassenstrom zu verstehen.
-
Das vorgestellte Verfahren dient insbesondere zur Kalibrierung von Abgassensoren eines Abgassystems. Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein von einer Brennkraftmaschine erzeugter Abgasmassenstrom aufgeteilt wird und ein erster Teil des Abgasmassenstroms durch einen ersten Abgaspfad und ein zweiter Teil des Abgasmassenstroms durch einen zweiten Abgaspfad geleitet wird. Dabei ist weiterhin vorgesehen, dass jeweilige in dem ersten Abgaspfad angeordnete Abgasnachbehandlungselemente eine gegenüber in dem zweiten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselementen reduzierte Abgasnachbehandlungsleistung aufweisen, so dass die in dem ersten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselemente schneller bzw. leichter zu überwinden sind, d. h. schneller ein unbehandeltes Abgas ausstoßen, als die in dem zweiten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselemente. Dazu können die in dem ersten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselemente bspw. eine geringere Oberfläche bzw. ein geringeres Volumen aufweisen als die in dem zweiten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselemente.
-
Unter einem Abgasnachbehandlungselement ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Element in einem Abgaspfad zu verstehen, das von einer Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas nachbehandelt und, dadurch bedingt, Schadstoffe in dem Abgas reduziert. Ein Abgasnachbehandlungselement umfasst bspw. einen Filter und/oder einen Katalysator. Entsprechend ist unter einer Abgasnachbehandlungsleistung eine durch ein Abgasnachbehandlungselement erreichte Reduktion von Schadstoffen bzw. Emissionen in einem Abgas, bezogen auf eine bestimmte Zeitdauer, zu verstehen.
-
Unter einem Abgassensor ist im Kontext der vorliegenden Erfindung ein Sensor, wie bspw. eine Lambdasonde zu verstehen, der dazu geeignet ist, Abgaswerte, d. h. Werte von Schadstoffen in einem Abgas, zu erfassen. Es ist vorgesehen, dass der in dem erfindungsgemäßen zweiten Abgaspfad angeordnete Abgassensor und der in dem erfindungsgemäß vorgesehenen ersten Abgaspfad angeordnete Abgassensor von einem gleichen Typ ist, d. h. dass beide Abgassensoren bspw. lineare Breitbandsonden, sind.
-
Unter einem Grenzwert für eine Schadstoffkonzentration ist im Kontext der vorliegenden Erfindung eine von einem Abgassystem maximal zulässige Schadstoffmenge in einem bestimmten Abgasmassenstrom zu verstehen.
-
Um jeweilige in Strömungsrichtung von durch eine Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas hinter jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen angeordnete Abgassensoren anhand eines unbehandelten Abgasmassenstroms, d. h. eines maximal mit Schadstoffen belasteten Abgasmassenstroms, zu kalibrieren bzw. zu überprüfen, ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine in einen Betriebszustand geschaltet wird, in dem die Brennkraftmaschine gerade so viel Abgas erzeugt, dass die in dem ersten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselemente überwunden werden, d. h. dass die in dem ersten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselemente überlastet bzw. maximal belastet werden. Entsprechend werden die hinter den in dem ersten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensoren mit unbehandeltem bzw. maximal mit Schadstoffen belastetem Abgas beaufschlagt. Anhand des unbehandelten Abgases, das insbesondere eine Schadstoffkonzentration aufweist, die oberhalb eines gesetzlich vorgegebenen Grenzwerts liegt, können die hinter den in dem ersten Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensoren kalibriert werden.
-
Zur Kalibrierung eines in einem jeweiligen ersten Abgaspfad hinter entsprechenden Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensors können jeweilige Messwerte des Abgassensors, die bei einer Beaufschlagung mit unbehandeltem Abgas erfasst werden, einem Maximalwert von bspw. „1“ zugeordnet werden, so dass die Messwerte auf den Wert „1“ normiert werden können.
-
Zur Überprüfung eines in einem jeweiligen ersten Abgaspfad hinter entsprechenden Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensors können jeweilige Messwerte des Abgassensors mit vorgegebenen Grenzwerten abgeglichen werden. Bei einem Unter- oder Überschreiten der Grenzwerte kann ein Fehlersignal ausgegeben werden.
-
Zur Diagnose eines in einem jeweiligen zweiten Abgaspfad hinter entsprechenden Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensors kann ein aktuell ermittelter Proportionalitätsfaktor mit einem Diagnosewert, der bspw. einem zu einem früheren Zeitpunkt ermittelten Proportionalitätsfaktor entspricht, abgeglichen werden und bei einem Überschreiten eines vorgegebenen Schwellenwerts durch einen mittels des Abgleichs ermittelten Differenzbetrag, eine Fehlermeldung ausgegeben werden. Der Differenzbetrag ist dabei der Betrag der Differenz zwischen dem aktuell ermittelten Proportionalitätsfaktor und dem Diagnosewert.
-
Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich eine Abgasnachbehandlungsleistung von in dem zweiten erfindungsgemäß vorgesehenen Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselementen proportional zu einer Abgasnachbehandlungsleistung von in dem ersten erfindungsgemäß vorgesehenen Abgaspfad angeordneten Abgasnachbehandlungselementen verhält. Ferner ist vorgesehen, dass eine Abgasnachbehandlung in dem ersten Abgaspfad unabhängig von einer Abgasnachbehandlung in dem zweiten Abgaspfad durchgeführt wird.
-
Unter Verwendung des vorgestellten Verfahrens kann auf Abgasnachbehandlungssysteme zum Nachbehandeln von zu Kalibrierungs- oder Überprüfungszwecken erzeugtem Abgas, die jeweiligen Abgassensoren nachgeschaltet sind, verzichtet werden.
-
In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass der Abgasmassenstrom derart aufgeteilt wird, dass ein Volumen des durch den ersten Abgaspfad geleiteten Abgasmassenstroms geringer ist als ein Volumen des durch den zweiten Abgaspfad geleiteten Abgasmassenstroms.
-
Um eine Schadstoffbelastung durch ein Abgas, das zu Kalibrierungszwecken derart gewählt wird, dass das Abgas jeweilige Abgasnachbehandlungselemente überwindet, möglichst gering zu halten, ist insbesondere vorgesehen, dass der erste Abgaspfad deutlich kleiner ausgestaltet wird als der zweite Abgaspfad. Durch einen gegenüber dem zweiten Abgaspfad verkleinerten ersten Abgaspfad fällt auch ein durch den ersten Abgaspfad geleiteter Abgasmassenstrom geringer aus als ein durch den zweiten Abgaspfad geleiteter Abgasmassenstrom, der erfindungsgemäß vollständig durch Abgasnachbehandlungselemente des zweiten Abgaspfads nachbehandelt wird.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine in einen Betriebsmodus geschaltet wird, in dem das Abgassystem mit einem Abgas beaufschlagt wird, das eine Schadstoffkonzentration aufweist, die dazu führt, dass der mindestens eine Abgassensor des ersten Abgaspfads einer Menge an Schadstoffen ausgesetzt wird, die höher ist als ein vorgegebener Grenzwert. Dabei ist vorgesehen, dass während eines Betriebs der Brennkraftmaschine in dem Betriebsmodus ein Gesamtschadstoffausstoß eines jeweiligen Abgassystems unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts bleibt. Dazu ist vorgesehen, dass ein Abgassensor des zweiten Abgaspfades anhand jeweiliger durch einen Abgassensor des ersten Abgaspfads während einer Beaufschlagung mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Abgasbelastung ermittelter Messwerte kalibriert wird, indem jeweilige durch den mindestens einen Abgassensor des zweiten Abgaspfads während der Beaufschlagung des mindestens einen Abgassensors des ersten Abgaspfads mit der Abgasbelastung ermittelte Messwerte mittels des mindestens einen erfindungsgemäß vorgesehenen Proportionalitätsfaktors korrigiert und normiert werden.
-
Zur Kalibrierung eines in einem jeweiligen zweiten Abgaspfad hinter entsprechenden Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensors, d. h. eines zweiten Abgassensors, ist vorgesehen, dass anhand eines Vergleichs von zur Kalibrierung eines in einem entsprechenden ersten Abgaspfad hinter entsprechenden Abgasnachbehandlungselementen angeordneten Abgassensors, d. h. eines ersten Abgassensors, ermittelte Messwerte mit Messwerten verglichen werden, die während der Kalibrierung des ersten Abgassensors durch den zweiten Abgassensor in dem zweiten Abgaspfad ermittelt wurden. Anhand dieses Vergleichs wird mindestens ein Proportionalitätsfaktor berechnet. Mittels des mindestens einen Proportionalitätsfaktors kann auf einen Wert geschlossen werden, der einem Messwert entspricht, den der zweite Abgassensor ermitteln würde, wenn dieser mit unbehandeltem Abgas beaufschlagt würde. Entsprechend kann der zweite Abgassensor mittels des Proportionalitätsfaktors anhand von durch den ersten Abgassensor ermittelten Messwerten kalibriert werden.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Verfahrens ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine in einen Betriebsmodus geschaltet wird, in dem das Abgassystem mit Abgas beaufschlagt wird, das eine Schadstoffkonzentration aufweist, die dazu führt, dass der mindestens eine Abgassensor des ersten Abgaspfads mit einer Schadstoffkonzentration beaufschlagt wird, die höher ist als ein vorgegebener Grenzwert. Dabei ist vorgesehen, dass eine Schadstoffkonzentration eines von dem Abgassystem ausgestoßenen Gesamtabgasmassenstroms, d. h. eines Abgasmassenstroms, der sich aus einem von dem ersten Abgaspfad ausgestoßenen Abgasmassenstrom und einem von dem zweiten Abgaspfad ausgestoßenen Abgasmassenstrom zusammensetzt, unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts bleibt. Weiterhin ist vorgesehen, dass der mindestens eine Abgassensor des zweiten Abgaspfades anhand jeweiliger durch den mindestens einen Abgassensor des ersten Abgaspfads während der Beaufschlagung mit dem Abgas ermittelter Messwerte überprüft wird, indem jeweilige durch den mindestens einen Abgassensor des zweiten Abgaspfads während der Beaufschlagung des mindestens einen Abgassensors des ersten Abgaspfads mit dem Abgas ermittelte Messwerte mittels des mindestens einen Proportionalitätsfaktors korrigiert und entsprechend korrigierte Messwerte mit einem jeweiligen Höchstwert verglichen werden.
-
Um den zweiten Abgassensor zu überprüfen, ist vorgesehen, dass während einer Überprüfung des ersten Abgassensors ermittelte Messwerte des zweiten Abgassensors mittels des mindestens einen Proportionalitätsfaktors korrigiert bzw. extrapoliert und mit jeweiligen vorgegebenen Höchstwerten verglichen werden. Die Höchstwerte können bspw. gesetzlich vorgegebene Grenzwerte für jeweilige mittels eines Abgassensors in einem Gesamtabgasmassenstrom zu messende Schadstoffwerte sein.
-
Alternativ ist es auch denkbar, jeweilige für einen Gesamtabgasmassenstrom vorgegebene Höchstwerte für eine Messung eines proportionalen Anteils eines Gesamtabgasmassenstroms anzupassen bzw. zu korrigieren. Dazu können korrigierte Höchstwerte mittels der vorgegebenen Höchstwerte und einem jeweiligen Proportionalitätsfaktor berechnet werden. Entsprechend können die korrigierten Höchstwerte direkt mit den mittels des zweiten Abgassensors ermittelten Abgaswerten abgeglichen werden.
-
Zum Ermitteln des mindestens einen Proportionalitätsfaktors können jeweilige von einem ersten Abgassensor ermittelte Messwerte in ein mathematisches Verhältnis zu jeweiligen von dem zweiten Abgassensor ermittelten Messwerten gesetzt werden. Selbstverständlich können auch mehrere Proportionalitätswerte bzw. eine Proportionalitätskurve bzw. eine Proportionalitätsfunktion ermittelt werden, um bspw. einen nicht linearen Zusammenhang zwischen den durch den ersten Abgassensor ermittelten Messwerten und den durch den zweiten Abgassensor ermittelten Messwerten abzubilden.
-
Das vorgestellte Verfahren basiert im Wesentlichen darauf, einen geringen Teil eines Abgasmassenstroms in den ersten erfindungsgemäß vorgesehenen Abgaspfad abzuzweigen und dort ein traditionelles Kalibrierungsverfahren durchzuführen und anhand einer festen Proportionalität zwischen einer Abgasnachbehandlungsleistung von Abgasnachbehandlungselementen des ersten Abgaspfads zu einer Abgasnachbehandlungsleistung von Abgasnachbehandlungselementen des zweiten Abgaspfads eine Kalibrierung von Abgassensoren des zweiten Abgaspfads zu ermöglichen. Entsprechend ist es zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens erforderlich, dass sich die Abgasnachbehandlungsleistung des ersten Abgaspfads proportional zu der Abgasnachbehandlungsleistung des zweiten Abgaspfad verhält.
-
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Abgassystem für eine Brennkraftmaschine, mit einem Steuergerät, einem ersten Abgaspfad und einem zweiten Abgaspfad, wobei der erste Abgaspfad mindestens ein Abgasnachbehandlungselement umfasst, dessen Abgasnachbehandlungsleistung gegenüber einer Abgasnachbehandlungsleistung eines Abgasnachbehandlungselements des zweiten Abgaspfads reduziert ist, wobei der erste Abgaspfad und der zweite Abgaspfad jeweils mindestens einen in Strömungsrichtung von durch die Brennkraftmaschine zu erzeugendem Abgas nach einem jeweiligen Abgasnachbehandlungselement angeordneten Abgassensor umfassen, und wobei das Steuergerät dazu konfiguriert ist, durch den mindestens einen von dem ersten Abgaspfad umfassten Abgassensor ermittelte Schadstoffwerte eines ersten Teils eines von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgasmassenstroms mit durch den mindestens einen von dem zweiten Abgaspfad umfassten Abgassensor ermittelten Schadstoffwerten eines zweiten Teils des von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgasmassenstroms zu vergleichen und mindestens einen Proportionalitätsfaktor zwischen den von dem mindestens einen Abgassensor des ersten Abgaspfades ermittelten Schadstoffwerten und den von dem mindestens einen Abgassensor des zweiten Abgaspfades ermittelten Schadstoffwerten zu ermitteln und anhand des mindestens einen Proportionalitätsfaktors den mindestens einen Abgassensor des zweiten Abgaspfads zu kalibrieren.
-
Das vorgestellte Abgassystem dient insbesondere zur Durchführung des vorgestellten Verfahrens.
-
In einer möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Abgassystems ist vorgesehen, dass der erste Abgaspfad und der zweite Abgaspfad innerhalb eines Abgasnachbehandlungsmoduls des Abgassystems verlaufen.
-
Um ein möglichst kompaktes Abgassystem bereitzustellen, eignet sich ein Abgasnachbehandlungsmodul, wie bspw. ein Mitteltopf oder ein Katalysator, der den erfindungsgemäß vorgesehenen ersten Abgaspfad und den erfindungsgemäß vorgesehenen zweiten Abgaspfad als bauliche Einheit umfasst. Das Abgasmodul kann bspw. aus einem mit Filterelementen gefüllten Zylinder bestehen, in dem in Strömungsrichtung von durch eine jeweilige Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas eine Trennwand angeordnet ist, die den Zylinder in einen kleineren Bereich bzw. einen ersten Abgaspfad und einen größeren Bereich bzw. einen zweiten Abgaspfad aufteilt. Durch die Verwendung eines verkürzten Elements, eines Elements mit geringerer Reaktionsoberfläche oder eines Elements mit geringerer Reaktionsaktivität, wird der erste Abgaspfad in seiner Effizienz gegenüber dem zweiten Abgaspfad derart heruntergesetzt, dass sich beide Abgaspfade in ihrer Abgasnachbehandlungsleistung unterschiedlich jedoch proportional zueinander verhalten.
-
Selbstverständlich kann das Abgasmodul neben einer Zylinder- oder Rohrform auch in jeder weiteren technisch geeigneten Form ausgestaltet sein.
-
In einer weiteren möglichen Ausgestaltung des vorgestellten Abgassystems ist vorgesehen, dass der erste Abgaspfad und der zweite Abgaspfad als voneinander räumlich getrennte Strukturen ausgestaltet sind.
-
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
-
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
- 1 zeigt einen Verlauf einer Schadstoffkonzentration in einem Abgas bei einem Kalibrierungsprozess eines Abgassensors gemäß dem Stand der Technik.
- 2 zeigt einen Verlauf einer Schadstoffkonzentration in einem Abgas bei einem Kalibrierungsprozess gemäß einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
- 3 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Abgassystems.
-
In 1 ist ein Diagramm 1 dargestellt, das sich auf der Ordinate 3 über eine Schadstoffkonzentration und auf der Abszisse 5 über die Zeit aufspannt.
-
Um einen Abgassensor eines Abgassystems zu kalibrieren, wird von einer Brennkraftmaschine ein Abgasmassenstrom erzeugt, der in einem Zeitfenster t1 einen erhöhten Schadstoffgehalt, d. h. eine erhöhte Schadstoffkonzentration aufweist, wie durch Linie 7, die eine Schadstoffkonzentration in Strömungsrichtung von durch die Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas vor jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen des Abgassystems darstellt, angedeutet.
-
Durch die im Zeitfenster t1 erhöhte Schadstoffkonzentration werden jeweilige Abgasnachbehandlungselemente des Abgassystems überlastet und der in Strömungsrichtung von durch die Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas hinter den Abgasnachbehandlungselementen angeordnete Abgassensor mit unbehandeltem Abgas beaufschlagt, wie durch Linie 11 angedeutet. Dabei übersteigt die in dem Zeitfenster t1 freigesetzte Schadstoffkonzentration einen gesetzlich vorgegebenen Grenzwert, wie er durch Linie 9 angedeutet ist.
-
In 2 ist ein Diagramm 20 dargestellt, das sich auf der Ordinate 23 über eine Schadstoffkonzentration und auf der Abszisse 25 über die Zeit aufspannt.
-
Um jeweilige Abgassensoren eines Abgassystems zu kalibrieren, wird von einer Brennkraftmaschine ein Abgasmassenstrom erzeugt, der in einem Zeitfenster t2 eine erhöhte Schadstoffkonzentration aufweist, wie durch Linie 27 angedeutet. Linie 27 stellt eine Schadstoffkonzentration in Strömungsrichtung von durch die Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas vor jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen des Abgassystems dar.
-
Noch bevor der durch die Brennkraftmaschine erzeugte Abgasmassenstrom jeweilige Abgasnachbehandlungselemente des Abgassystems erreicht, wird der Abgasmassenstrom bspw. mittels eines Leitblechs in einen ersten Abgasmassenstrom mit einem kleineren Volumen bzw. geringeren Volumenstrom und einen zweiten Abgasmassenstrom mit einem entsprechend größeren Volumen bzw. höheren Volumenstrom unterteilt bzw. aufgeteilt.
-
Der erste Abgasmassenstrom wird in einen ersten Abgaspfad und der zweite Abgasmassenstrom in einen zweiten Abgaspfad geleitet. Dabei ist eine Abgasnachbehandlungsleistung, d. h. eine durch jeweilige Abgasnachbehandlungselemente nachbehandelbare Menge an Abgas bezogen auf eine bestimmte Zeitdauer des ersten Abgaspfads in Relation zu einer Abgasnachbehandlungsleistung des zweiten Abgaspfads reduziert.
-
Der Abgassensor in dem ersten Abgaspfad wird aufgrund einer Abgasnachbehandlungskapazität des Abgasnachbehandlungselements des ersten Abgaspfads, die gegenüber einer Abgasnachbehandlungskapazität des Abgasnachbehandlungselements des zweiten Abgaspfads reduziert ist, früher mit Abgas beaufschlagt, das eine Schadstoffkonzentration aufweist, die oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, da sich in dem ersten Abgaspfad schneller Abgase ansammeln, die nicht mehr von dem dort angeordneten Abgasnachbehandlungselement nachbehandelt werden können, als es in dem zweiten Abgaspfad der Fall ist.
-
Entsprechend wird ein in Strömungsrichtung von durch die Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas nach den Abgasnachbehandlungselementen des ersten Abgaspfads angeordneter Abgassensor bereits mit unbehandeltem Abgas, bzw. mit einer Schadstoffkonzentration beaufschlagt, die wie durch Linie 29 angedeutet, oberhalb eines gesetzlichen Grenzwerts liegt, wie er durch Linie 31 dargestellt ist. Gleichzeitig wird ein in Strömungsrichtung von durch die Brennkraftmaschine erzeugtem Abgas nach jeweiligen Abgasnachbehandlungselementen des zweiten Abgaspfads angeordneter Abgassensor noch mit nachbehandeltem Abgas bzw. mit Abgas mit einer Schadstoffkonzentration unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts, d. h. mit Abgas, das durch das Abgasnachbehandlungselement des zweiten Abgaspfads nachbehandelt wurde, beaufschlagt, wie durch Linie 33 angedeutet.
-
Durch die Beaufschlagung des Abgassensors des ersten Abgaspfads mit einem Abgas, das nicht von einem Abgasnachbehandlungselement nachbehandelt wurde, kann der Abgassensor bspw. auf seinen Maximalwert, der einer Beaufschlagung mit unbehandeltem Abgas entspricht, normiert bzw. kalibriert werden.
-
Um den Abgassensor des zweiten Abgaspfads zu kalibrieren, werden jeweilige während der Kalibrierung des Abgassensors des ersten Abgaspfads durch den Abgassensor des zweiten Abgaspfads ermittelte Messwerte, wie sie durch Linie 33 dargestellt sind, mit jeweiligen während der Kalibrierung des Abgassensors des ersten Abgaspfads durch den Abgassensor des ersten Abgassensors ermittelten Messwerten, wie sie durch Linie 29 dargestellt sind, abgeglichen. Anhand des Abgleichs wird ein Proportionalitätsfaktor ermittelt.
-
Da die Abgasnachbehandlungselemente des ersten Abgaspfads derart gewählt sind, dass diese sich in ihrer Abgasnachbehandlungsleistung proportional zur Abgasnachbehandlungsleistung von Abgasnachbehandlungselementen des zweiten Abgaspfads verhalten, kann mittels des Proportionalitätsfaktors anhand der durch den Abgassensor des ersten Abgaspfads ermittelten Messwerte auf einen bei einer entsprechenden Beaufschlagung mit Schadstoffen bzw. einem entsprechenden mit Schadstoffen belasteten Abgas zu erwartenden Messwert des Abgassensors des zweiten Abgaspfads geschlossen werden.
-
Anhand des bei einer Beaufschlagung mit einem unbehandeltem Abgas zu erwartenden Messwerts kann der Abgassensor des zweiten Abgaspfads normiert bzw. kalibriert werden. Dabei liegt eine Schadstoffkonzentration eines durch das Abgassystem ausgestoßenen Abgases, wie sie durch Linie 35 angedeutet ist, während der gesamten Prozedur unterhalb des gesetzlich vorgegebenen Grenzwerts, wie er durch Linie 31 angedeutet ist.
-
In 3 ist ein Abgassystem 40 dargestellt. Ein von einer Brennkraftmaschine erzeugter Abgasmassenstrom strömt, wie durch Pfeil 41 in Strömungsrichtung angedeutet, ungefiltert in eine Abgasleitung 43 ein. Auf seinem Weg durch ein Abgasmodul 45 wird der Abgasmassenstrom durch ein Leitblech 47 geteilt, so dass ein erster Teil des Abgasmassenstroms entlang eines ersten Abgaspfads 49 und ein zweiter Teil des Abgasmassenstroms entlang eines zweiten Abgaspfads 51 durch das Abgasmodul 45 geleitet wird. Da eine Abgasnachbehandlungsleistung eines Abgasnachbehandlungselements 53 des ersten Abgaspfads 49 geringer ist als eine Abgasnachbehandlungsleistung eines Abgasnachbehandlungselements 55 des zweiten Abgaspfads 51, wie durch die Schraffierung der Abgasnachbehandlungselemente 53 und 55 angedeutet, wird ein nach dem Abgasnachbehandlungselement 53 des ersten Abgaspfads 49 angeordneter Abgassensor 57 bereits zu einem Zeitpunkt mit Abgas beaufschlagt, das eine erhöhte Schadstoffkonzentration aufweist, zu dem ein nach dem Abgasnachbehandlungselement 55 angeordneter Abgassensor 59 noch mit nachbehandeltem Abgas beaufschlagt wird. Dies bedeutet, dass der Abgassensor 57 in dem ersten Abgaspfad 49 aufgrund einer gegenüber dem Abgasnachbehandlungselement 55 reduzierten Abgasnachbehandlungskapazität des Abgasnachbehandlungselements 53 früher mit Abgas beaufschlagt wird, da sich in dem ersten Abgaspfad 49 schneller Abgase ansammeln, die nicht mehr von dem Abgasnachbehandlungselement 53 nachbehandelt werden können als es in dem zweiten Abgaspfad 51 der Fall ist. Da sich eine Abgasnachbehandlungsleistung des Abgasnachbehandlungselements 53 des ersten Abgaspfads 49 zu einer Abgasnachbehandlungsleistung des Abgasnachbehandlungselements 55 des zweiten Abgaspfads 51 proportional verhält, kann anhand von Messwerten, die durch den Abgassensor 59 ermittelt wurden während der Abgassensor 57 mit Abgas beaufschlagt wurde, das eine erhöhte Schadstoffkonzentration aufweist, auf Messwerte geschlossen werden, die von dem Abgassensor 59 gemessen würden, wenn der Abgassensor 59 mit Abgas, das eine erhöhte Schadstoffkonzentration aufweist, beaufschlagt würde. Sollten sich die durch den Abgassensor 59 ermittelten Messwerte nicht proportional bzw. nicht gemäß einem im Voraus ermittelten Proportionalitätsfaktor zu jeweiligen durch den Abgassensor 57 ermittelten Messwerten verhalten, kann davon ausgegangen werden, dass der Abgassensor 59 oder das Abgasnachbehandlungselement 55 defekt ist. Dabei wird während der gesamten Prozedur, auch während der Beaufschlagung des Abgassensors 57 mit Abgas, das eine erhöhte Schadstoffkonzentration aufweist, ein gesetzlich vorgegebener Grenzwert für eine Schadstoffkonzentration, die von einer Gesamtauslassleitung 61 ausgestoßen wird, nicht überschritten, da der durch den ersten Abgaspfad 49 geleitete Abgasmassenstrom ein geringeres Volumen aufweist als der durch den zweiten Abgaspfad 51 geleitete Abgasmassenstrom.
