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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren dient zum Ansteuern eines elektrisch steuerbaren Reduktionsmitteldosierventils, das an einem Abgassystem eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, eine in das Abgassystem ragende Einspritzöffnung und einen Zulaufanschluss aufweist. Der Zulaufanschluss ist durch eine Zulaufleitung hydraulisch mit einer Pumpe verbunden, die einen Einspritzdruck an dem Zulaufanschluss erzeugt. Ein Steuergerät ist mit einem Steueranschluss des Reduktionsmitteldosierventils verbunden und steuert das Reduktionsmitteldosierventil mit Ansteuersignalen an, auf die das Reduktionsmitteldosierventil mit einem durch hydraulisches Verbinden des Zulaufanschlusses mit der Einspritzöffnung erfolgendes Öffnen reagiert. Die Ansteuersignale werden in Abhängigkeit von einem am pumpenseitigen Ende der Zulaufleitung herrschenden Reduktionsmitteldruck gebildet.
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Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine Reduktionsmitteldosiervorrichtung nach dem unabhängigen Vorrichtungsanspruch.
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Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der
DE 10 2007 017 459 bekannt. In bekannten Reduktionsmitteldosiersystemen wird die einzuspritzende Reduktionsmittelmenge über die öffnende Ansteuerdauer und/oder Öffnungshäufigkeit des Reduktionsmitteldosierventils gesteuert. Teilweise wird die Ansteuerdauer bei der Ansteuersignalbildung in Abhängigkeit von einem momentan im Reduktionsmitteldosiersystem gemessenen Druck gebildet, teilweise wird zur Bildung der Ansteuersignale auch nur ein nominaler Druck verwendet, der im Reduktionsmitteldosiersystem herrscht und zum Beispiel durch ein Druckbegrenzungsventil vorgegeben wird. Die Bildung der Ansteuersignale erfolgt mit dem Ziel, den Reduktionsmittelbedarf eines Abgasreinigungssystems, bspw. eines SCR-Systems, zu decken. Die Ansteuersignalbildung erfolgt daher zum Beispiel in Abhängigkeit vom Massenstrom und der Zusammensetzung des zu reinigenden Abgases. Bei dem bekannten System haben sich Abweichungen der tatsächlich dosierten Reduktionsmittelmenge von der Reduktionsmittelmenge ergeben, die mit bestimmten Ansteuersignalen eingespritzt werden sollte. Solche Abweichungen können die Funktion des Abgasreinigungssystems beeinträchtigen.
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Offenbarung der Erfindung
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In ihren Verfahrensaspekten unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von diesem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Mit Blick auf ihre Vorrichtungsaspekte unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von dem Stand der Technik durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs.
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Dadurch, dass die Ansteuersignale zusätzlich in Abhängigkeit von wenigstens einem Schätzwert für einen Einfluss eines beim Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils auftretenden Einbruchs des Einspritzdrucks auf die eingespritzte Reduktionsmittelmenge gebildet werden, wird eine höhere Genauigkeit der Dosierung des Reduktionsmittels erzielt.
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Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der über das Reduktionsmitteldosierventil beim Stand der Technik dosierte Reduktionsmittelmassenstrom vor allem zu Beginn der Dosierung von dem erwarteten Wert abweicht. Die Erfinder haben erkannt, dass diese Abweichungen mit Schwingungen des Reduktionsmitteldruckes einhergehen, die durch das Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils angeregt werden. Durch das Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils bricht der Reduktionsmitteldruck im Reduktionsmitteldosierventil sofort ein, da einerseits Masse aus dem System entnommen wird, und sich andererseits, aufgrund der Trägheit des Reduktionsmittels, noch kein kontinuierlicher Massenstrom zwischen Reduktionsmittelpumpe und Reduktionsmitteldosierventil gebildet hat. Während der Dauer des Druckeinbruchs ist der Reduktionsmittelmassenstrom über das Reduktionsmitteldosierventil geringer als er ohne diesen Druckeinbruch wäre. Die Verringerung dauert über die zeitliche Länge des Druckeinbruchs an. Sofern ein Drucksensor im Reduktionsmitteldosiersystem vorhanden ist, ist er üblicherweise in oder an der Reduktionsmittelpumpe angebracht, die von dem Reduktionsmitteldosierventil entfernt eingebaut ist. Aufgrund der endlichen Wellenausbreitungsgeschwindigkeit, einer Ansprechverzögerung des Drucksensors und einer Elastizität der Leitung zwischen der Reduktionsmittelpumpe und dem Reduktionsmitteldosierventil bildet sich der Druckeinbruch am Reduktionsmitteldosierventil erst mit einer Laufzeitverzögerung und Ansprechverzögerung des Drucksensors im Drucksignal des Drucksensors ab. Daher kann das Reduktionsmitteldosiersystem in seiner Gesamtheit selbst dann, wenn die Reduktionsmittelpumpe in einem das Drucksignal verarbeitenden Druckregelkreis betrieben wird, weder gegenregelnd eingreifen, noch kann es den real verringerten Einspritzdruck bei der Berechnung der innerhalb einer Ansteuerdauer bereits dosierten Reduktionsmittelmenge ausreichend berücksichtigen.
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Dies wird bei der Erfindung dadurch vermieden, dass die Bildung der Ansteuersignale in Abhängigkeit von dem Schätzwert für den Einfluss des Einbruchs des Einspritzdrucks auf die eingespritzte Reduktionsmittelmenge erfolgt. Als Folge ergibt sich die höhere Genauigkeit der Dosierung des Reduktionsmittels.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der wenigstens eine Schätzwert auf der Basis von im Steuergerät abgelegten Daten bestimmt wird, die bei vorbestimmten Ansteuerdauern der Ansteuersignale vorbestimmte Offsets zu einem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck angeben.
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Bevorzugt ist auch, dass ein Sollwert für eine einzuspritzende Reduktionsmittelmenge bestimmt wird, das Reduktionsmitteldosierventil öffnend angesteuert wird, wiederholt ein Momentanwert für den am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils herrschenden Druck aus einem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck und dem Offset bestimmt wird, ein Istwert der während der bereits laufenden Öffnung des Reduktionsmitteldosierventils eingespritzten Reduktionsmittelmenge auf der Basis der Momentanwerte bestimmt und mit dem Sollwert verglichen wird, und die öffnende Ansteuerung beendet wird, wenn der Istwert den Sollwert erreicht.
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Eine solche, während der Dosierung auf der Basis der momentan berechneten Abweichung von Soll-Menge zu Ist-Menge korrigierende Verlängerung der Öffnungszeit ist möglich, aber recht aufwändig. In einer alternativen Ausgestaltung wird einfach der Istwert der während der bereits laufenden Öffnung des Ventils eingespritzten Reduktionsmittelmenge auf der Basis der Momentanwerte für die gesamte Öffnungsdauer bestimmt, wobei der am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils herrschende Druck aus dem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck und dem Offset bestimmt wird.
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Bevorzugt ist auch, dass ein Sollwert für eine einzuspritzende Reduktionsmittelmenge und eine für die Einspritzung dieser Reduktionsmittelmenge erforderliche Ansteuerdauer eines das Reduktionsmitteldosierventil öffnenden Ansteuersignals bestimmt wird, das Reduktionsmitteldosierventil öffnend angesteuert wird, wiederholt ein Momentanwert für den am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils herrschenden Druck aus einem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck und dem Offset bestimmt wird, ein Istwert der während der bereits laufenden Öffnung des Reduktionsmitteldosierventils eingespritzten Reduktionsmittelmenge auf der Basis der Momentanwerte bestimmt wird, wiederholt eine seit Beginn der öffnenden Ansteuerung verstrichene tatsächliche Ansteuerdauer bestimmt wird, die verstrichene tatsächliche Ansteuerdauer mit dem Sollwert der Ansteuerdauer verglichen wird und die öffnende Ansteuerung beendet wird, wenn die verstrichene tatsächliche Ansteuerdauer den Sollwert der Ansteuerdauer erreicht.
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Bevorzugt ist auch, dass der Wert für den am pumpenseitigen Ende herrschenden Reduktionsmitteldruck mit einem dort angeordneten Drucksensor bestimmt wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Wert für den am pumpenseitigen Ende herrschenden Reduktionsmitteldruck ein vorbestimmter Nominaldruck ist.
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Bevorzugt ist auch, dass der wenigstens eine Schätzwert jeweils eine Fehlmenge angibt, die für einen Sollwert der Ansteuerdauer eines Ansteuersignals oder einen vorbestimmten Basiswert der Reduktionsmittelmenge vorbestimmt ist.Weiter ist bevorzugt, dass die Fehlmengen aus einem Speicher des Steuergeräts ausgelesen werden, der dazu mit den vorbestimmten Sollwerten der Ansteuerdauern oder Basiswerten der Reduktionsmittelmenge adressiert wird.
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Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass bei der Bildung der Ansteuersignale ein Sollwert für eine einzuspritzende Reduktionsmittelmenge bestimmt wird, und dass ein Sollwert einer für eine zur Einspritzung einer dem Sollwert entsprechenden Reduktionsmittelmenge erforderlichen Ansteuerdauer eines Ansteuersignals bestimmt wird, wobei der Sollwert als Funktion eines vorbestimmten Nominalwerts oder pumpenseitig gemessenen Reduktionsmitteldrucks bestimmt wird, dass aus dem Sollwert der Ansteuerdauer durch Zugriff auf im Steuergerät gespeicherte Daten eine Fehlmenge bestimmt wird, die sich aufgrund eines während der Öffnung des Reduktionsmitteldosierventils erwartbaren Druckeinbruchs ergibt, eine Zusatzdauer so bestimmt wird, dass eine Verlängerung des Sollwertes der Ansteuerdauer um die Zusatzdauer zur Einspritzung einer Zusatzmenge führt, welche die Fehlmenge kompensiert, eine Summe der Zusatzdauer und des Sollwerts der Ansteuerdauer gebildet und für die öffnende Ansteuerung verwendet wird, wiederholt ein Momentanwert für den am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils herrschenden Druck aus einem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck und dem Offset bestimmt wird, ein Istwert der während der bereits laufenden Öffnung des Reduktionsmitteldosierventils eingespritzten Reduktionsmittelmenge auf der Basis der Momentanwerte bestimmt wird, wiederholt eine seit Beginn der öffnenden Ansteuerung verstrichene tatsächliche Ansteuerdauer bestimmt wird, die verstrichene tatsächliche Ansteuerdauer mit dem Wert der Summe verglichen wird und die öffnende Ansteuerung beendet wird, wenn die verstrichene tatsächliche Ansteuerdauer den Wert der Summe erreicht.
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Mit Blick auf Ausgestaltungen der Reduktionsmitteldosiervorrichtung ist bevorzugt, dass das Steuergerät dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert ist, einen Ablauf eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 2 bis 9 zu steuern.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Es versteht sich, dass die vorstehend 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.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:
- 1 das technische Umfeld der Erfindung;
- 2 mechanische und hydraulische Details des Reduktionsmitteldosierventils;
- 3 ein Stromprofil, mit dem das Reduktionsmitteldosierventil angesteuert wird;
- 4 zeitliche Verläufe von Signalen, die bei der Einspritzung von Reduktionsmittel im technischen Umfeld der Erfindung auftreten;
- 5 ein Flussdiagramm als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 6 ein Flussdiagramm als zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 7 ein Flussdiagramm als drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
- 8 ein Flussdiagramm als viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt einen Verbrennungsmotor 10 mit einem Abgassystem 12 und einem Steuergerät 14. Bei dem Steuergerät 14 handelt es sich bevorzugt um das Steuergerät, das den Verbrennungsmotor 10 steuert und dazu Signale von einer Sensorik 16 über Betriebsparameter des Verbrennungsmotors 10 empfängt und zu Stellgrößen für Stellglieder 18 des Verbrennungsmotors 10 verarbeitet. Die Signale der Sensorik 16 erlauben dem Steuergerät 14 typischerweise eine Bestimmung der vom Verbrennungsmotor 10 angesaugten Luftmasse, der Drehwinkelposition einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors 10, einer Temperatur des Verbrennungsmotors 10 etc. Aus diesen Signalen bildet das Steuergerät 14 typischerweise Stellgrößen zur Dosierung von Kraftstoff in Brennräume des Verbrennungsmotors 10, zur Einstellung eines Ladedrucks eines Abgasturboladers, einer Abgasrückführrate etc. Alternativ handelt es sich bei dem Steuergerät 14 um ein separates Steuergerät, das mit dem Steuergerät des Verbrennungsmotors 10 über ein Bussystem kommuniziert. In jedem Fall ist das Steuergerät 14 dazu eingerichtet, insbesondere dazu programmiert, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder eine seiner im Folgenden vorgestellten Ausgestaltungen durchzuführen, das heißt jeweils den Ablauf des Verfahrens zu steuern und die dazu notwendigen Auswertungen von Eingangssignalen durchzuführen.
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Das Abgassystem 12 weist einen Oxidationskatalysator 20 und einen SCR-Katalysator 22 auf. Die Anordnung des SCR-Katalysators kann von der dargestellten Anordnung abweichen. Wesentlich ist, dass vor dem Eingang des SCR-Katalysators 22 ein Reduktionsmitteldosierventil 24 angeordnet ist, über das Reduktionsmittel 26 aus einem Vorratsbehälter 28 zum Abgas dosiert wird. Zwischen dem Reduktionsmitteldosierventil und dem SCR-Katalysator befinden sich keine weiteren Komponenten. Das Reduktionsmitteldosierventil 24 wird elektromagnetisch betätigt und dazu von dem Steuergerät 14 mit einem Steuerstrom I, der eine Magnetspule des Reduktionsmittelventils 24 durchströmt, angesteuert. Dabei erfolgt die Versorgung des Reduktionsmittelventils 24 mit Reduktionsmittel 26 über eine Zuleitung 30, die von einer Pumpe 32 mit dem Reduktionsmittel 26 gespeist wird, wobei die Pumpe 32 den Einspritzdruck für eine über das Reduktionsmitteldosierventil 24 erfolgende Einspritzung von Reduktionsmittel 26 in das Abgassystem 12 erzeugt. Der von der Pumpe 32 an ihrem Anschluss der Reduktionsmittelleitung 30 erzeugte Reduktionsmitteldruck wird mit einem dort angeordneten Drucksensor 36 erfasst und dem Steuergerät 14 übergeben. Das Reduktionsmitteldosierventil 24 ist damit ebenfalls ein vom Steuergerät 14 gesteuertes Stellglied.
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Die 1 zeigt damit insbesondere das technische Umfeld, in dem die Erfindung verwendet wird. Dabei versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf die in der 1 dargestellte Konfiguration aus Verbrennungsmotor 10 mit einem Abgassystem 12 und den dargestellten Sensoren 16, 36 und Stellgliedern 18, 24 beschränkt ist. So können alternative Ausgestaltungen verschiedene Sensoren aufweisen, die Betriebsparameter des Abgassystems 12 erfassen und entsprechende Messwerte an das Steuergerät 14 liefern. Bei solchen Sensoren handelt es sich in einer Ausgestaltung um Temperatursensoren und/oder Sensoren zur Erfassung der NOx-Konzentration im Abgas vor und/oder hinter dem SCR-Katalysator 22 und/oder um einen Sensor, der eine Ammoniak-Konzentration im Abgas hinter dem SCR-Katalysator 22 erfasst und so die Feststellung einer Überdosierung von Reduktionsmittel 26 erlaubt. Das Reduktionsmitteldosierventil 24 kann auch ein piezoelektrisch gesteuertes Ventil sein.
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Die 2 zeigt mechanische und hydraulische Details des Reduktionsmitteldosierventils 24. Das Reduktionsmitteldosierventil 24 weist einen Ventilkörper 38 auf, der bei bestimmungsgemäßer Verwendung fest mit dem Abgassystem 12 verbunden ist. In dem Ventilkörper 38 ist ein Dichtkörper 40, beispielsweise eine Düsennadel, axial beweglich angeordnet, der durch Schließkräfte auf einen Ventilsitz 42 gepresst wird, durch Öffnungskräfte vom Ventilsitz 42 abgehoben wird und dabei einen Durchflussquerschnitt 44 freigibt, über den Reduktionsmittel 26 in das Abgassystem 12 dosiert wird. 2 zeigt damit insbesondere eine in das Abgassystem ragende Einspritzöffnung.
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Die Düsennadel wird elektromagnetisch betätigt. In einer Alternative erfolgt eine piezoelektrische Betätigung. In beiden Fällen erfolgt die Betätigung durch das Steuergerät 14.
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Die 3 zeigt eine Ausgestaltung eines Stromprofils 46, mit dem das Reduktionsmitteldosierventil 24 im Fall einer elektromagnetischen Betätigung angesteuert wird und das zwei zeitlich aufeinander folgende Teilabschnitte 48 und 50 aufweist. Dabei markiert die horizontale gestrichelte Linie 52 ein Haltestromniveau 52, das zum Offenhalten eines geöffneten Reduktionsmitteldosierventils 24 erforderlich ist. Im ersten Teilabschnitt 48 der Länge dt1 wird der Strom I durch die Magnetspule des Reduktionsmitteldosierventils 24 auf einen ersten, vergleichsweise hohen Wert I1 eingestellt, um das Reduktionsmitteldosierventil 24 schnell zu öffnen. Im Anschluss an den ersten Teilabschnitt 48 wird im zweiten Teilabschnitt 50 der Länge dt2 ein niedrigerer Strom I2 eingestellt. Der niedrigere Strom I2 verläuft jedoch noch oberhalb der gestrichelten Linie, die ein Haltestromniveau 52 markiert. Im Ergebnis wird das Reduktionsmitteldosierventil 24 mit dem Stromprofil 46 über die Zeitspanne dt3 geöffnet und offengehalten. Abweichend von der beschriebenen Haltestromregelung könnte auch eine einfachere Ventilbeschaltung verwendet werden, bei der das Ventil mit einer konstanten Ansteuerung betrieben wird.
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4 zeigt ein Stromprofil 46, mit dem das Reduktionsmitteldosierventil 24 zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 für eine Ansteuerdauer dt3 geöffnet wird. Auf der rechten Abszisse sind dafür typische Werte des Stroms I in mA aufgetragen. Vor dem Öffnungszeitpunkt t1 und nach dem Schließzeitpunkt t2 ist das Reduktionsmitteldosierventil 24 geschlossen. Vor dem Öffnen ist der Wert des über dem Reduktionsmitteldosierventil 24 abfallenden Einspritzdruckes p_24 ungefähr gleich dem pumpenseitig mit dem Drucksensor 36 gemessenen Druck p_36, sofern beide Komponenten sich auf der gleichen geodätischen Höhe befinden. Beide Drücke sind etwa konstant. Die Druckskala ist auf der linken Abszisse aufgetragen.
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Unmittelbar nach dem Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils 24 bricht der Einspritzdruck p_24 stark ein und steigt nach dem Schließen des Reduktionsmitteldosierventils 24 stark an. Anschließend schwingt der Einspritzdruck p_24 bei weiter geschlossenem Reduktionsmitteldosierventil 24 noch stark nach. Der mit dem Drucksensor 36 gemessene Druck p_36 reagiert zunächst weniger stark auf das Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils 24 und besitzt insgesamt kleinere Schwingungsamplituden als der Einspritzdruck p_24.
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Während der Öffnungsdauer dt3 unterscheidet sich der Einspritzdruck p_24 um einen Offset dp(t) von dem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck p_36. Eine für den ggf. mit dem Drucksensor 36 gemessenen Druck p_36 bestimmte Einspritzmenge wird, da der Einspritzdruck p_24 kleiner als der pumpenseitig herrschende Druck p_36 ist, nicht erreicht. Die tatsächlich eingespritzte Reduktionsmittelmenge unterscheidet sich um eine vom Verlauf von dp(t) abhängige Fehlmenge von einer für den Reduktionsmitteldruck p_36 berechneten Einspritzmenge und Ansteuerdauer.
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5 zeigt ein Flussdiagramm als erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Wenn im Folgenden von einem Schritt die Rede ist, kann dies auch ein Unterschritte aufweisendes Programmmodul sein. In einem Hauptprogramm 54 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 wird unter anderem wiederholt überprüft, ob Reduktionsmittel 26 in das Abgas zu dosieren ist. In der Regel besteht eine strikte Trennung zwischen der Dosierstrategie, welche in Abhängigkeit von der Motoransteuerung und den Abgassensoren eine Reduktionsmittelmenge anfordert, und der SCR-Regelungssoftware, welche aus dieser Anforderung u.a. die Ansteuerung des Reduktionsmitteldosierventils berechnet. Wenn Reduktionsmittel 26 in das Abgas zu dosieren ist, wird in einem Schritt 56 ein Sollwert für die mit einer Einspritzimpulsbreite, also einem Stromprofil 46, bzw. einer Ansteuerdauer zu dosierende Reduktionsmittelmenge bestimmt. Außerdem wird der mit dem Drucksensor an der Reduktionsmittelpumpe messbare Druck des Reduktionsmittels erfasst. Gegebenenfalls wird von diesem Druck ein gemessener oder durch ein Rechenmodell ermittelter Abgasgegendruck subtrahiert. Wenn der an der Reduktionsmittelpumpe angeordnete Drucksensor ein Absolutdrucksensor ist, wird bevorzugt der von einem Umgebungsdrucksensor messbare Umgebungsdruck subtrahiert. Bei Höhenunterschieden in der Einbaulage von Drucksensor und Reduktionsmitteldosierventil werden bevorzugt auch daraus resultierende Unterschiede im hydrostatischen Druck miteinberechnet, so dass sich insgesamt ein möglichst genauer Wert für den tatsächlich am Reduktionsmitteldosierventil wirksamen Einspritzdruck ergibt.
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In Abhängigkeit von diesem Einspritzdruck und der zu dosierenden Reduktionmittelmenge wird ebenfalls noch im Schritt 56 eine Ansteuerdauer berechnet, während der das Reduktionmitteldosierventil öffnend anzusteuern ist, um diese Reduktionsmittelmenge zu dosieren.
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Anschließend wird in einem Schritt 58 das Reduktionsmitteldosierventil 24 öffnend angesteuert. Im Schritt 60 wird die seit der Öffnung des Reduktionsmitteldosierventils verstrichene Zeit t durch einen Steuergerätinternen Zeitgeber gemessen. Im Schritt 62 erfolgt eine Messung des pumpenseitigen Drucks p_36(t). Dieser Druckwert wird der gemessenen Zeit t zugeordnet. Im Schritt 64 wird ein Druckoffset dp(t) in Abhängigkeit von der gemessenen Zeit t bestimmt. Dies erfolgt zum Beispiel durch Zugriff auf eine im Steuergerät 14 abgelegte Kennlinie, die durch Werte von Zeitpunkten t und Druckoffsetwerten dp(t) definiert ist, die vorher gelernt oder auf einem Prüfstand bestimmt worden sind.
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Im Schritt 66 wird die Summe aus den aktuell bestimmten Werten des pumpenseitig herrschenden Drucks p_36, der ggf. noch mit Abgasgegendruck, Umgebungsdruck und hydrostatischem Druck korrigiert wird, und des Druckoffsets dp(t) bestimmt. Bei passend vorbestimmten Werten dp(t) für den Druckoffset stellt diese Summe einen Ersatzwert oder Schätzwert für den tatsächlich wirksamen Einspritzdruck p_24 dar. Auf diese Weise wird der am Reduktionsmitteldosierventil 24 tatsächlich herrschende Einspritzdruck nachgebildet.
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Im Schritt 68 wird dieser Summe, bzw. diesem Schätzwert ein Massenstrom durch das Reduktionsmitteldosierventil 24 zugeordnet. Dies erfolgt im Steuergerät 14 durch Zugriff auf eine mit dem Einspritzdruck p_24 adressierbare Durchflusskennlinie des Reduktionsmitteldosierventils 24. Dieser Massenstrom wird im Schritt 70 integriert. Der Wert des Integrals repräsentiert damit jeweils den Istwert der bis zum aktuellen Zeitpunkt innerhalb einer zusammenhängenden Ansteuerdauer eingespritzten Reduktionsmittelmenge. Dieser Istwert wird im Schritt 72 mit dem im Schritt 56 bestimmten Sollwert verglichen. Solange der Sollwert nicht erreicht wird, verzweigt das Programm zurück in den Schritt 60, in dem erneut die seit dem Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils 24 verstrichene Zeit bestimmt wird. Die Schleife aus den Schritten 60 bis 72 wird damit solange durchlaufen, bis der Istwert den Sollwert im Schritt 72 erreicht oder überschreitet. Wenn dies der Fall ist, wird das Reduktionsmitteldosierventil im Schritt 74 geschlossen und das Verfahren kehrt in das im Schritt 54 durchgeführte Hauptprogramm zur Steuerung des Verbrennungsmotors zurück.
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6 zeigt ein weiteres, bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Die Schritte 54 bis 70 sind mit den Schritten 54 bis 70 der 5 identisch. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird zunächst auf der Basis des unkorrigierten Drucks die Ansteuerdauer für die Dosierung ermittelt. Während der Eindosierung wird allerdings kontinuierlich wie in 5 ein Schätzwert für den am Reduktionsmitteldosierventil effektiv auftretenden Einspritzdruck gebildet, und damit wird der aktuelle Massenstrom durch das Reduktionsmitteldosierventil berechnet. Dieser Massenstrom wird während der Dosierung aufintegriert. Somit kann die dosierte Menge von der ursprünglich angeforderten abweichen, da eben jetzt der effektiv wirksame Einspritzdruck inkl. Druckeinbruch berücksichtigt wurde. Die Dauer der Ansteuerung aber wird während einer laufenden Ansteuerung nicht mehr verändert.
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Der Wert des Integrals enthält einen Anteil, der dem Integral des Massenstrombeitrags des Druckoffsets entspricht. Dieser Anteil stellt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Schätzwert für den Einfluss des beim Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils auftretenden Einbruchs des Einspritzdrucks auf die eingespritzte Reduktionsmittelmenge dar.
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Dieser Massenstrom wird im Schritt 70 integriert. Der Wert des Integrals repräsentiert damit jeweils den Istwert der bis zum aktuellen Zeitpunkt innerhalb einer zusammenhängenden Ansteuerdauer eingespritzten Reduktionsmittelmenge. Im Schritt 73 wird überprüft, ob das Ende der im Schritt 56 bestimmten Ansteuerdauer erreicht ist. Solange dies nicht der Fall ist, verzweigt das Programm zurück in den Schritt 60, indem erneut die seit dem Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils 24 verstrichene Zeit bestimmt wird. Die Schleife aus den Schritten 60 bis 73 wird damit solange durchlaufen, bis die tatsächliche Ansteuerdauer ihren Sollwert, also die im Schritt 56 bestimmte Ansteuerdauer erreicht. Wenn dies der Fall ist, wird das Reduktionsmitteldosierventil im Schritt 74 geschlossen. Danach kehrt das Verfahren in das Hauptprogramm 54 zurück.
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7 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Auch hier wird in einem Hauptprogramm 54 zur Steuerung des Verbrennungsmotors 10 u.a. wiederholt überprüft, ob Reduktionsmittel 26 in das Abgassystem 12 einzuspritzen ist. Wenn dies der Fall ist, wird in einen Schritt 76 ein Sollwert für die mit einer über eine Ansteuerdauer anhaltende Öffnung des Reduktionsmitteldosierventils einzuspritzenden Reduktionsmittelmenge gebildet. Im Schritt 78 wird der pumpenseitig messbare Reduktionsmitteldruck p_36 mit dem Drucksensor 36 erfasst.
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Alternativ dazu wird, wenn ein Drucksensor 36 nicht vorhanden ist, für das weitere Verfahren ein Nominaldruck verwendet, der durch ein hydraulisch mit der Zuleitung 30 verbundenes Druckbegrenzungsventil konstruktiv festgelegt ist. Der Nominaldruck kann alternativ auch eingehalten werden, indem ein volumetrisches Prinzip verwendet wird. Ist die von der Förderpumpe in das System geförderte Reduktionsmittelmenge genau bestimmbar (bekannt) und das System geschlossen (kein Rücklauf), so kann über Mengengleichheit der zu- und abfließenden Reduktionsmittelmassenströme der Systemdruck eingestellt werden.
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Im Schritt 80 wird in Abhängigkeit von dem im Schritt 76 bestimmten Sollwert für die einzuspritzende Menge und dem im Schritt 78 erfassten Reduktionsmitteldruck ein Sollwert für eine Ansteuerdauer bestimmt, mit der die Sollmenge eingespritzt würde, wenn der Einspritzdruck p_24 gleich dem pumpenseitig herrschenden Reduktionsmitteldruck p_36 wäre. Diese Zuordnung kann zum Beispiel mit Hilfe eines im Steuergerät 14 abgelegten Kennfeldes erfolgen, in dem jeweils ein Wert einer Ansteuerdauer einem Wertepaar aus Reduktionsmitteldruck und Mengensollwert zugeordnet ist.
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Anschließend wird dem Sollwert der Ansteuerdauer im Schritt 82 ein Ansteuerdauer-Offset zugeordnet, der so vorbestimmt ist, dass eine Verlängerung der Ansteuerdauer um diesen Ansteuerdauer-Offset eine Fehlmenge kompensiert, die durch den Druckeinbruch des Einspritzdrucks p_24 verursacht wird. Dieser Forderung entsprechende Werte des Ansteuerdauer-Offsets sind im Steuergriff 14 in Form einer Kennlinie abgelegt, die mit Basiswerten der Ansteuerdauer adressiert wird. Die verschiedenen Wertepaare der Kennlinie werden bevorzugt durch Prüfstandsversuche vorbestimmt. Im Schritt 84 wird die Summe aus dem Basiswert der Ansteuerdauer und dem Offset der Ansteuerdauer gebildet, und im Schritt 86 wird das Reduktionsmitteldosierventil 24 geöffnet.
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Im Schritt 88 wird die Zeitdauer gemessen, während der das Reduktionsmitteldosierventil 24 seit der im Schritt 86 erfolgten Öffnung geöffnet ist. Im Schritt 90 wird diese Öffnungszeitdauer mit dem Wert der im Schritt 84 gebildeten Summe verglichen. Solange der Wert der im Schritt 88 jeweils aktualisierten Ansteuerdauer kleiner als der als Schwellenwert dienende Wert der im Schritt 84 gebildeten Summe ist, wird die Schleife aus den Schritten 88 und 90 wiederholt durchlaufen. Wenn die Öffnungszeitdauer den Schwellenwert erreicht oder überschreitet, erfolgt im Schritt 92 ein Schließen des Reduktionsmitteldosierventils 92. Das Verfahren verzweigt dann anschließend zurück in den Schritt 54, in dem die übrige Steuerung des Verbrennungsmotors 10 erfolgt.
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Der Ansteuerdauer-Offset stellt bei diesem Ausführungsbeispiel einen Schätzwert für den Einfluss des beim Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils auftretenden Einbruchs des Einspritzdrucks auf die eingespritzte Reduktionsmittelmenge dar.
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8 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Das vierte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem dritten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Korrektur nicht auf der Basis einer Ansteuerdauer, sondern auf der Basis einer Reduktionsmittelmenge erfolgt. Die Schritte 54, 76 und 86 bis 92 des vierten Ausführungsbeispiels sind mit den Schritten 54, 76 und 86 bis 92 des dritten Ausführungsbeispiels identisch. Aus dem Schritt 76 heraus wird beim vierten Ausführungsbeispiel ein Schritt 96 erreicht, in dem eine durch den Einbruch des Einspritzdrucks p_24 verursachte Fehlmenge als Reduktionsmittelmengen-Offset als Funktion des im Schritt 76 gebildeten Mengensollwertes bestimmt wird. Dies erfolgt zum Beispiel durch Zugriff auf eine vorbestimmte und im Steuergerät 14 abgelegte Kennlinie. Im Schritt 98 wird eine Summe des im Schritt 76 bestimmten Mengensollwerts und des im Schritt 96 gebildeten Offsets gebildet. Im Schritt 100 wird der pumpenseitig herrschende Reduktionsmitteldruck p_36 erfasst. Dies erfolgt, wie bereits beschrieben, mit dem Drucksensor 36. Alternativ dazu wird ein konstruktiv vorgegebener Nominalwert für den Druck verwendet. Im Schritt 102 wird die Ansteuerdauer, also die Einspritzimpulsbreite eines Stromprofils 46, mit der das Reduktionsmitteldosierventil 46 öffnend angesteuert wird, als Funktion der im Schritt 98 gebildeten Summe und des im Schritt 100 erfassten Drucks gebildet. Dies erfolgt zum Beispiel mit Hilfe eines im Steuergerät 14 abgelegten Kennfeldes, in dem jeweils ein Wert der Ansteuerdauer über einem Wertepaar aus Menge und Druck abgespeichert ist.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel stellt der Reduktionsmittelmengen-Offset, also die im Schritt 96 bestimmte Fehlmenge, einen Schätzwert für den Einfluss des beim Öffnen des Reduktionsmitteldosierventils am Zulaufanschluss des Reduktionsmitteldosierventils auftretenden Einbruchs des Einspritzdrucks auf die eingespritzte Reduktionsmittelmenge dar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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