DE102017200832A1

DE102017200832A1 - Expansionskörper und Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors bei einem SCR-System mit Expansionskörper

Info

Publication number: DE102017200832A1
Application number: DE102017200832.6A
Authority: DE
Inventors: Claus Linsenmaier; Thomas Farr
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19
Also published as: KR20180085695A; US10584622B2; US20180202340A1; CN108331647A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Expansionskörper mit einer Ausgleichskammer, die durch eine elastische Membran von einem durch einen Teil des Expansionskörpers strömenden Fluid abgetrennt ist. Eine mechanische Feder beaufschlagt die Membran mit einer zusätzlichen Federkraft, wobei die Feder eine mechanische Vorspannung aufweist. Ferner betrifft die Erfindung ein SCR-System mit einem solchen Expansionskörper und ein Verfahren zu Überwachung eines Drucksensors in einem solchen SCR-System mit Expansionskörper. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zuerst wird ein voraussichtlicher charakteristischer Druck, bei dem die Federkraft der Feder des Expansionskörpers überwunden wird, durch Einstellen der Vorspannung der Feder im Expansionskörper festgelegt. Im Anschluss wird ein Anfangsdrucks im SCR-System oberhalb des voraussichtlichen charakteristischen Drucks eingestellt und wenn der Anfangsdruck erreicht ist, die Förderpumpe bei geschlossenem Druckventil angehalten. Daraufhin wird mittels des Drucksensors eine Druckrate in der Druckleitung über die Zeit ermittelt. Folglich wird eine signifikante Änderung (401) der Druckrate, bei der die Änderung der Druckrate über einer ersten Schwelle (S) liegt, und daraus ein gemessener charakteristischer Druck (p) ermittelt. Schließlich wird ein Fehler für den Drucksensor ausgegeben, wenn der gemessene charakteristische Druck (p) nicht zwischen vom voraussichtlichen charakteristischen Druck abhängigen Schwellen liegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Expansionskörper mit einer unter Vorspannung stehenden Feder und ein SCR-System mit einem solchen Expansionskörper. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors bei einem solchen SCR-System. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Heutzutage wird bei der Nachbehandlung von Abgasen das SCR-Verfahren (Selective Catalytic Reduction) genutzt, um Stickoxide (NOx) im Abgas zu reduzieren. Eingesetzt wird das SCR-Verfahren schwerpunktmäßig in Kraftfahrzeugen. Dabei wird eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL), kommerziell auch als AdBlue^® bekannt, als Reduktionsmittellösung in das sauerstoffreiche Abgas eingeführt. Hierfür wird ein Dosierventil verwendet, das eine Düse umfasst, um die HWL in den Abgasstrom hinein zu sprühen. Stromaufwärts eines SCR-Katalysators reagiert die HWL zu Ammoniak, welches sich anschließend am SCR-Katalysator mit den Stickoxiden verbindet, woraus Wasser und Stickstoff entsteht. Das Dosierventil ist über eine Druckleitung mit einem Fördermodul verbunden. Eine Förderpumpe des Fördermoduls pumpt die HWL aus einem Reduktionsmitteltank zum Dosiermodul. Zusätzlich ist ein Rücklauf mit dem Reduktionsmitteltank verbunden, über den überschüssige HWL zurückgeführt werden kann. Eine Blende oder Drossel im Rücklauf steuert den Rückfluss.
Zur Ermittlung und Überwachung des Drucks im SCR-System ist ein Drucksensor in der Druckleitung vorgesehen. Um die Funktionsfähigkeit des Drucksensors zu garantieren, soll neben einem Offset-Fehler auch ein Steigungsfehler erkannt werden. Durch diese Erkennung sollen die gesetzlichen Vorschriften bezüglich der Überwachung von sogenannten „comprehensive components“ für die On Board Diagnose (OBD) erfüllt werden.
Die DE 10 2004 022 115 A1 beschreibt ein Verfahren zur Diagnose des Drucksensors. In wenigstens einem ersten Zeitintervall, in welchem ein stationärer Druckzustand erwartet wird, ist eine Überprüfung vorgesehen, ob das Drucksensorsignal wenigstens näherungsweise dem stationären Druck entspricht. Weiterhin wird in wenigstens einem zweiten Zeitintervall, in welchem eine Druckänderung auftritt, überprüft, ob das Drucksensorsignal einem vorgegebenen Prüfdruck wenigstens näherungsweise entspricht und/oder wenigstens näherungsweise eine vorgegebene Änderung gegenüber dem stationären Druck aufweist. Ein Fehlersignal wird bereitgestellt, wenn wenigstens eine der Bedingungen nicht erfüllt ist. Eine Alternative sieht vor, dass im zweiten Zeitintervall der Differenzenquotient und/oder der Differenzialquotient des zeitlichen Verlaufs des Drucksignals ermittelt und bewertet werden.
In SCR-Systemen werden Expansionskörper eingesetzt, vornehmlich um, wenn die HWL, die sich in der mit dem Expansionskörper verbundenen Druckleitung befindet, einfriert, ein sich vergrößerndes Volumen und damit einhergehend einen sich vergrößernden Druck zu kompensieren. Der Expansionskörper weist eine Ausgleichskammer auf, die über eine Membran von der Druckleitung und der darin befindlichen HWL abgetrennt ist. Erhöht sich der Druck in der Druckleitung, wird die Membran in Richtung der Ausgleichskammer gedrückt, sodass deren Volumen sich verkleinert und ein darin eingeschlossenes Gas komprimiert. Bei abnehmendem Druck geht die Membran wieder in ihre Ausgangsposition zurück. Es ist zudem bekannt eine mechanische Feder mit der Membran zu verbinden, sodass diese mit einer Federkraft beaufschlagt wird. Vorzugsweise ist die Feder innerhalb der Ausgleichskammer angeordnet.
Offenbarung der Erfindung
Es wird ein Expansionskörper vorgeschlagen, der eine Ausgleichskammer und eine elastische Membran aufweist. Die Ausgleichskammer ist durch die elastische Membran von einem Fluid getrennt, das durch einen Teil des Expansionskörpers, beispielsweise eine Leitung, strömt. Eine mechanische Feder, die vorzugsweise innerhalb der Ausgleichskammer angeordnet ist, ist mit der Membran verbunden und beaufschlagt diese mit einer zusätzlichen Federkraft entgegen der Ausgleichskammer. Die Feder ist mit einer mechanischen Vorspannung belastet, das heißt sie weist ohne äußere Kräfte eine mechanische Spannung auf. Vorteilhafterweise kann die mechanische Vorspannung mittels eines mechanischen Anschlags für die Feder aufgebracht werden. Mit anderen Worten wird die Feder bei der Montage, insbesondere des mechanischen Anschlags, gespannt und beaufschlagt dadurch die Membran mit der zusätzlichen Federkraft, die durch den Druck des Fluids überwunden werden muss bevor sich die Membran in Richtung der Ausgleichskammer ausdehnt. Über die Vorspannung kann eine Steifigkeit des Expansionskörpers variiert werden, vor allem derart, dass die Steifigkeit des Expansionskörpers sich signifikant ändert, wenn das Fluid einen charakteristischen Druck erreicht hat, bei dem die zusätzliche Federkraft überwunden wird.
Optional kann die Ausgleichskammer eine Druckausgleichsöffnung aufweisen. Durch die Druckausgleichsöffnung ist die Ausgleichskammer in Kontakt mit dem Umgebungsdruck, sodass dieser als Referenzwert für den Expansionskörper und den charakteristischen Druck dient. Dies ist insbesondere bei einem nachfolgend dargestellten Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors in einem SCR-System von Vorteil, da solche Drucksensoren meist den Umgebungsdruck als Referenz beziehen.
Gemäß einem Aspekt findet ein solcher Expansionskörper Einsatz in einem SCR-System. Das SCR-System umfasst ein Fördermodul mit einer Förderpumpe zum Fördern einer Reduktionsmittellösung aus einem Reduktionsmitteltank und ein Dosierventil zum Eindosieren der Reduktionsmittellösung in einen Abgasstrang. Das Fördermodul und das Dosierventil sind durch eine Druckleitung miteinander verbunden. In der Druckleitung sind ein Drucksensor, der den Druck zumindest in der Druckleitung misst, und der Expansionskörper angeordnet. Vorteilhafterweise kann ein bereits vorhandener Expansionskörper, der zur Kompensation eines sich beim Einfrieren vergrößernden Volumen bzw. Drucks der Reduktionsmittellösung vorgesehen ist, ggf. wie vorstehend beschrieben angepasst und verwendet werden. Wenigstens ein Rücklauf verbindet die Druckleitung und den Reduktionsmitteltank. In diesem SCR-System baut die Förderpumpe einen Druck auf, der nachdem die Förderpumpe angehalten wurde, durch den Rücklauf wieder abgebaut wird. Mittels des Drucksensors wird eine Druckrate ermittelt, wobei vorzugsweise der Umgebungsdruck dem Drucksensor als Referenz dient. Die Druckrate verändert sich beim charakteristischen Druck, bei dem die Federkraft für den Expansionskörper überwunden wird und die Membran dadurch in den Ausgleichsraum gedrückt wird, signifikant.
Im Rücklauf ist gemäß einem Aspekt eine Blende, gemäß einem weiteren Aspekt eine Drossel angeordnet, die den Rücklauf verengen. Dementsprechend ist die Druckrate abhängig von der Blende bzw. der Drossel.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Überwachung des Drucksensors bei solch einem SCR-System mit dem vorstehend beschriebenen Expansionskörper vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Zu Beginn wird ein voraussichtlicher charakteristischer Druck, bei dem die Federkraft der Feder des Expansionskörpers überwunden wird, festgelegt, indem die Vorspannung der Feder im Expansionskörper entsprechend eingestellt wird. Der voraussichtliche charakteristische Druck spiegelt also einen tatsächlichen Druck wieder. Bevorzugt liegt der voraussichtliche charakteristische Druck außerhalb eines Nutzungsbereichs des SCR-Systems, um das SCR-System nicht durch Änderungen des Expansionskörpers, insbesondere dessen Steifigkeit, im Nutzungsbereich zu stören. Besonders bevorzugt liegt der voraussichtliche charakteristische Druck oberhalb des Nutzungsbereichs des SCR-Systems. Letzteres bietet vor allem Vorteile, wenn ein Betriebspunkt des Drucksensors unterhalb des Nutzungsbereichs bereits bekannt ist, insbesondere mittels einer oftmals zur Überwachung ausgeführten Fehlererkennung eines Offsets des Drucksensors bei Umgebungsdruck. Ebendann ist ein wie nachfolgend beschrieben ermittelter (Steigungs-) Fehler auch für den Nutzungsbereich gültig. Daher wird eine möglichst hohe Sensitivität der Überwachung erzielt.
Ist das Dosierventil beispielsweise aufgrund einer Dosieranforderung geöffnet, wird es geschlossen. In einem weiteren Schritt wird ein Anfangsdruck im SCR-System über die Förderpumpe so eingestellt, dass er oberhalb des charakteristischen Drucks liegt. Alternativ wird das Dosierventil erst geschlossen, nachdem der Anfangsdruck erreicht ist. Sobald der Anfangsdruck erreicht ist, wird die Förderpumpe angehalten. Im weiteren Verlauf baut sich der Druck über den Rücklauf ab. Mittels des zu überwachenden Drucksensors wird die Druckrate in der Druckleitung über die Zeit ermittelt. Hierfür wird die Änderung des durch den Drucksensor gemessenen Drucks ausgewertet.
Fällt der Druck auf den vorstehend beschriebenen charakteristischen Druck, bei dem die Federkraft im Expansionskörper überwunden wurde, führt dies zu einer signifikanten Änderung der Druckrate. Diese signifikante Änderung der Druckrate, bei der die Änderung der Druckrate über einer ersten Schwelle liegt, wird in einem weiteren Schritt ermittelt. Hierfür können insbesondere ein Differenzenquotient und ein Differenzialquotient der Druckrate sowie die zweite Ableitung des Drucks und dergleichen, verwendet werden. Aus der signifikanten Änderung wird ein zugehöriger gemessener charakteristischer Druck ermittelt.
Der gemessene charakteristische Druck, der daher direkt vom Drucksensor abhängt, und der voraussichtliche charakteristische Druck, der auf einem physikalischen Effekt basiert, nämlich dem Kräftegleichgewicht zwischen der Federkraft der Feder und der Kraft die aufgrund des Drucks in der Druckleitung auf die Membran wirkt, werden verglichen. Vorteilhafterweise herrscht in der Ausgleichskammer beispielsweise über einen Druckausgleich Umgebungsdruck, der gleichsam als Referenz für den Drucksensor dient. Liegt der gemessene charakteristische Druck nicht zwischen von dem voraussichtlichen charakteristischen Druck abhängigen Schwellen, daher in einem Toleranzbereich um den voraussichtlichen charakteristischen Druck, wird ein Fehler für den Drucksensor ausgegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Expansionskörpers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
2 zeigt eine schematische Darstellung eines Reduktionsmittelfördersystems mit dem Expansionskörper gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Diagramm des gemessenen Drucks über dem tatsächlichen Druck.
5 zeigt ein Diagramm eines durch den Drucksensor gemessenen Drucks für das SCR-System aus 2 über die Zeit.
6 zeigt ein Diagramm einer aus 5 ermittelten relativen Druckrate über den gemessenen Druck.

Ausführungsbeispiel der Erfindung
1 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines Expansionskörpers 1 mit einer Ausgleichskammer 10, die bis auf eine Öffnung 12 von einem Gehäuse 11 umschlossen ist. Eine Membran 20, z.B. eine Elastomer-Membran, schließt die Öffnung 12 der Ausgleichskammer 10 gegenüber einer Leitung 121 luftdicht ab. In dem Gehäuse 11 ist eine Druckausgleichsöffnung 13 ausgebildet, die die Ausgleichskammer 10 mit einem Umgebungsdruck pu verbindet. Des Weiteren ist eine Feder 30, z.B. eine Federstahl-Spiralfeder, in der Ausgleichskammer 10 ausgebildet, die über einen Anschlag 31 vorgespannt ist und die Membran 20 mit einer Federkraft F beaufschlagt. Bei steigendem Druck p in der Leitung 121 nimmt eine Kraft, die in Richtung der Ausgleichskammer 10 auf die Membran 20 wirkt zu, bis diese bei einem charakteristischen Druck größer ist als die Federkraft F ist. Ebendann wird die Membran 20 in Richtung Ausgleichskammer 10 gedrückt und die darin befindliche Luft komprimiert.
Eine schematische Darstellung eines Reduktionsmittelfördersystems 100 eines SCR-Systems (nicht dargestellt) ist in 2 gezeigt. Es umfasst ein Fördermodul 110, welches eine Förderpumpe 111 aufweist, die eingerichtet ist Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmitteltank 120 über eine Druckleitung 121 zu einem Dosierventil 130 zu fördern, wo das Reduktionsmittel dann in einen nicht dargestellten Abgasstrang gesprüht wird. In der Druckleitung 121 ist der in 1 dargestellte Expansionskörper 1 angeordnet. Weiterhin ist ein Drucksensor 140 im Reduktionsmittelfördersystem 100 angeordnet und eingerichtet, den Druck p zumindest in der Druckleitung 121 über einen Zeitraum zu messen. Ein elektronisches Steuergerät 150 ist mit dem Drucksensor 140 verbunden und erhält von diesem Informationen über den Druck p im System 100. Außerdem ist das elektronische Steuergerät 150 mit dem Fördermodul 110, einschließlich der Förderpumpe 111, sowie mit dem samt Dosierventil 130, verbunden und kann diese steuern.
Darüber hinaus umfasst das Reduktionsmittelfördersystem 100 einen Rücklauf 160, durch den Reduktionsmittel aus dem System zurück in den Reduktionsmitteltank 120 geführt wird. In diesem Rücklauf 160 ist eine Blende 161 angeordnet, die einen örtlichen Strömungswiderstand bietet. In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist statt der Blende 161 eine Drossel im Rücklauf angeordnet.
In 3 ist ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überwachung des Drucksensors 140 im Reduktionsmittelfördersystem 100 mit dem Expansionskörper 1 dargestellt. In einem ersten Schritt wird durch Einstellen der Vorspannung der Feder 30 im Expansionskörper 1 ein voraussichtlicher charakteristischer Druck p_cv, bei dem die Federkraft F der Feder 30 überwunden wird, festgelegt 200. In 4 ist eine geeignete Auswahl des voraussichtlichen charakteristischen Drucks p_cv dargestellt.
4 zeigt einen durch den Drucksensor 140 gemessenen Druck p_m im Reduktionsmittelfördersystem 100 über dem tatsächlichen Druck p_t. Es ist ein Nutzbereich 300 aufgezeigt, in dem das Reduktionsmittelfördersystem 100 vorwiegend arbeitet. Der voraussichtliche charakteristische Druck p_cv wird oberhalb dieses Nutzbereichs 300 festgelegt 200. Mit Hilfe einer separaten Überwachung des Drucksensors 140 unterhalb des Nutzbereichs 300, beispielsweise bei Umgebungsdruck, wird der Drucksensor im Nutzbereich 300 ebenfalls überwacht, ohne dass die Vorspannung der Feder 30 im Expansionskörper 1 und die damit verbundene Änderung einer Steifigkeit κ Einfluss auf das Reduktionsmittelfördersystem 100 im Nutzbereich 300 nimmt. Die dargestellte Winkelhalbierende 310 repräsentiert einen optimalen Drucksensor 140, der den tatsächlichen Druck p_t genau als gemessener Druck p_m abzeichnet. Neben der Winkelhalbierenden 310 ist eine obere Schwelle S₂ und eine untere Schwelle S₃ dargestellt, die bei höherem Druck auseinander laufen. Die Schwellen S₂ und S₃ geben einen Toleranzbereich 320 für den Drucksensor 140 vor und sind abhängig vom voraussichtlichen charakteristischen Druck p_cv.
In einem weiteren Schritt des Ablaufdiagramms aus 3 werden besagte Schwellen S₂ und S₃ für den voraussichtlichen charakteristischen Druck p_cv festgelegt 201, sodass der Toleranzbereich 320 auf Betriebsbedingungen angepasst ist. Der voraussichtliche charakteristische Druck p_cv und die Schwellen S₂ und S₃ können im elektronischen Steuergerät 150 gespeichert werden, sodass, wenn das Verfahren zur Überwachung des Drucksensors 140 wiederholt wird, kein neues Festlegen 200 und 201 dieser ausgeführt werden muss.
Das Dosierventil 130 wird geschlossen 202, woraufhin ein Einstellen 203 eines Anfangsdrucks p_a oberhalb des voraussichtlichen charakteristischen Drucks p_cv mittels der Förderpumpe 111 erfolgt. Wird in einer Abfrage 204 festgestellt, dass der Anfangsdruck p_a erreicht ist, wird die Förderpumpe 111 angehalten 205. Der Druck p in der Druckleitung 121 baut sich jetzt über den Rücklauf 160 und die darin angeordnete Blende 161 ab. Der Drucksensor 140 misst 206 in dieser Zeit den Druck p in der Druckleitung 121 und gibt einen gemessenen Druck p_m an das elektronische Steuergerät 150 weiter.
In 5 ist der gemessene Druck p_m über der Zeit t dargestellt. Bei ca. 5 Sekunden erreicht der Druck p den Anfangsdruck p_a von ca. 5,2 bar, woraufhin die Förderpumpe 111 angehalten 205 wird. Im reziproken Verlauf des gemessenen Drucks p_m stellt man bei ca. 8 Sekunden einen signifikanten Druckabfall 400 von ca. 3,3 bar auf ca. 2,4 bar fest. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird aus dieser signifikanten Änderung der Druckrate der charakteristische Druck p_cm ermittelt.
In diesem Ausführungsbeispiel wird als weiterer Schritt im Ablaufdiagramm der 3 eine Ermittlung 207 einer relativen Druckrate β aus dem gemessenen Druck p_m durchgeführt. Die relative Druckrate β ist für die Blende 161 gemäß Formel 1a und für die Drossel gemäß Formel 1b wie folgt definiert: $β : = - \frac{1}{\sqrt{p (t)}} \cdot \frac{d p (t)}{d t}$
$β : = - \frac{1}{p (t)} \cdot \frac{d p (t)}{d t}$
Dabei ist dp(t)/ dt die zeitliche Änderung des Drucks p(t), daher die Druckrate. Über Formel 2 und Formel 3 wird die Abhängigkeit der Druckrate dp(t)/ dt von der Steifigkeit κ und einer Volumenänderung dV(t)/dt aufgezeigt: $κ = V \frac{d p (t)}{d V (t)}$
$\frac{d p (t)}{d t} = \frac{d p (t)}{d V (t)} \cdot \frac{d V (t)}{d t} = \frac{1}{V} \cdot V \cdot \frac{d p (t)}{d V (t)} \cdot \frac{d V (t)}{d t} = \frac{κ}{V} \frac{d V (t)}{d t}$
Gemäß der Kontinuitätsgleichung (Formel 4), findet die zeitliche Volumenänderung dV(t)/dt durch den gesamten Volumenstrom Q_ges statt. In diesem Fall entspricht der gesamte Volumenstrom Q_ges dem Volumenstrom Q_RL durch die Blende 161. $\frac{d V (t)}{d t} = - Q_{g e s} = - Q_{R L}$
Setzt man die Formeln 3 und 4 in die Formel 1a bzw. 1b ein, so erhält man die Abhängigkeit der relativen Druckrate β von der Steifigkeit κ gemäß Formel 5a für die Blende 161 und Formel 5b für die Drossel: $β : = - \frac{1}{\sqrt{p (t)}} \cdot \frac{1}{V} \cdot Q_{R L} \cdot κ$
$β : = - \frac{1}{p (t)} \cdot \frac{1}{V} \cdot Q_{R L} \cdot κ$
Die Steifigkeit κ ändert sich wie eingangs beschrieben beim charakteristischen Druck p_c signifikant und indiziert demzufolge, wann die Federkraft F der Feder 30 überwunden wurde. Gemäß dem Zusammenhang aus Formel 5a bzw. 5b zwischen der Steifigkeit κ der relativen Druckrate β, ändert sich die relative Druckrate β beim charakteristischen Druck p_c signifikant. Ein solches Verhalten ist in 6 aufgezeigt.
Die relative Druckrate β, die durch Formel 1a aus der 5 ermittelt 205 wurde, ist in 6 in einem Diagramm über dem gemessenen Druck p_m dargestellt. Der gemessene Druck p_m nimmt im Diagramm von rechts kommend innerhalb des Reduktionsmittelfördersystems 100, vor allem innerhalb der Druckleitung 121 ab. Bei ca. 3,3 bar überschreitet die relative Druckrate β sprungartig eine erste Schwelle S₁, sodass an diesem Punkt eine signifikante Änderung 401 der relativen Druckrate β vorliegt. Es ist ersichtlich, dass die signifikante Änderung 401 der relativen Druckrate β in 6 wesentlich deutlicher erkennbar ist, als der zugehörige signifikante Druckabfall 400 in 5. Im Ablaufdiagramm aus 3 erfolgt ein Ermitteln 208 der signifikanten Änderung 401 der relativen Druckrate β wie eben dargestellt, wenn die relativen Druckrate β die erste Schwelle S₁ überschreitet. Die erste Schwelle S₁ wird je nach Bedingungen so gewählt, dass sie höher als betriebsbedingte Änderungen der relativen Druckrate β liegt, jedoch niedrig genug, um die signifikante Änderung 401 aufgrund des Expansionskörpers 1 zu erfassen. Die relativen Druckrate β hängt wie vorstehend dargelegt von der Steifigkeit κ ab. Die Steifigkeit κ wiederum ändert sich signifikant, wenn die Federkraft F der vorgespannten Feder 30 im Expansionskörper 1 überwunden wurde, und die Membran 20 in Richtung Ausgleichskammer 10 gedrückt wird. Damit dies passiert, muss der Druck p in der Druckleitung 121 dem charakteristischen Druck p_c entsprechen. Folglich findet ein Ermitteln 209 eines gemessenen charakteristischen Drucks p_cm, bei dem die signifikante Änderung 401 der relativen Druckrate β ermittelt 208 wurde, wie in 6 verdeutlicht, statt.
Daraufhin folgt ein Vergleich 210 zwischen dem gemessenen charakteristischen Druck p_cm, und den eingangs festgelegten 201 Schwellen S₂ und S₃, die vom voraussichtlichen charakteristischen Druck p_cv abhängen und den Toleranzbereich 320 definieren. Hierzu wird auch auf 4 verwiesen. Liegt der gemessenen charakteristischen Druck p_cm über der oberen Schwelle S₂ oder unter der unteren Schwelle S₃ stimmt der gemessene charakteristischen Druck p_cm und der voraussichtliche charakteristische Druck p_cv nicht hinreichend überein und es wird ein Fehler 211 für den Drucksensor 140 ausgegeben. Liegt der gemessene charakteristische Druck p_cm hingegen zwischen den Schwellen S₂ und S₃ wird kein Fehler 212 ausgegeben.
In 4 sind beispielhaft zwei gemessene charakteristische Drücke p_cm1 und p_cm2 für einen voraussichtlichen charakteristischen Druck p_cv dargestellt. Der erste gemessene charakteristische Druck p_cm1 liegt beim voraussichtlichen charakteristischen Druck p_cv unterhalb der unteren Schwelle S₃ und daher außerhalb des Toleranzbereichs 320, sodass der Fehler 211 ausgegeben wird und der Drucksensor 140 als defekt eingestuft wird. Der zweite gemessene charakteristische Druck p_cm2 liegt für den voraussichtlichen charakteristischen Druck p_cv direkt auf der Winkelhalbierenden 310 und repräsentiert daher einen optimalen Drucksensor 140, weswegen kein Fehler 212 ausgegeben wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004022115 A1 [0004]

Claims

Expansionskörper (1) mit einer Ausgleichskammer (10), die durch eine elastische Membran (20) von einem durch einen Teil (121) des Expansionskörpers (1) strömenden Fluid abgetrennt ist, wobei eine mechanische Feder (30) die Membran (20) mit einer zusätzlichen Federkraft (F) beaufschlagt, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (30) eine mechanische Vorspannung aufweist.
Expansionskörper (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Vorspannung der Feder (30) mittels eines mechanischen Anschlags (31) aufgebracht wird.
Expansionskörper (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskammer (10) eine Druckausgleichsöffnung (13) aufweist.
SCR-System, umfassend ein Fördermodul (110) mit einer Förderpumpe (111), ein durch eine Druckleitung (121) mit dem Fördermodul (110) verbundenes Dosierventil (130), einen in der Druckleitung (121) angeordneten Drucksensor (140) und wenigstens einen Rücklauf (160), dadurch gekennzeichnet, dass das SCR-System einen Expansionskörper (1) gemäß Anspruch 1 bis 3 aufweist.
SCR-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rücklauf (160) eine Blende (161) angeordnet ist.
SCR-System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Rücklauf (160) eine Drossel angeordnet ist.
Verfahren zur Überwachung des Drucksensors (140) bei einem SCR-System gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6 umfassend die folgenden Schritte: - Festlegen (200) eines voraussichtlichen charakteristischen Druck (p_cv), bei dem die Federkraft (F) der Feder (30) des Expansionskörpers (1) überwunden wird, durch Einstellen der Vorspannung der Feder (F) im Expansionskörper (1); - Einstellen (203) eines Anfangsdrucks (p_a) im SCR-System oberhalb des voraussichtlichen charakteristischen Drucks (p_cv); - Anhalten (205) der Förderpumpe (111) bei geschlossenem (202) Druckventil (130), wenn der Anfangsdruck (p_a) erreicht ist; - Ermitteln (207) einer Druckrate in der Druckleitung (121) über die Zeit mittels des Drucksensors (140); - Ermitteln (208) einer signifikanten Änderung (401) der Druckrate, bei der die Änderung der Druckrate über einer ersten Schwelle (S₁) liegt; - Ermitteln (209) eines gemessenen charakteristischen Drucks (p_cm, p_cm1, p_cm2), bei dem die signifikante Änderung (401) der Druckrate ermittelt (208) wurde; und - Ausgeben eines Fehlers (211) für den Drucksensor (140), wenn der gemessene charakteristische Druck (p_cm2) nicht zwischen vom voraussichtlichen charakteristischen Druck (p_cv) abhängigen Schwellen (S₂, S₃) liegt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckrate eine relative Druckrate (β) ist.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Feder (30) so eingestellt wird, dass der voraussichtliche charakteristische Druck (p_cv) außerhalb eines Nutzungsbereichs (300) des SCR-Systems liegt.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Feder (30) so eingestellt wird, dass der voraussichtliche charakteristische Druck (p_cv) oberhalb eines Nutzungsbereichs (300) des SCR-Systems liegt.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät (150), welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10 eine Überwachung des Drucksensors (140) durchzuführen.