EP3387240A1 - Verfahren zur überprüfung eines feuchtigkeitssensors eines dieselmotors - Google Patents

Verfahren zur überprüfung eines feuchtigkeitssensors eines dieselmotors

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EP3387240A1
EP3387240A1 EP16795079.9A EP16795079A EP3387240A1 EP 3387240 A1 EP3387240 A1 EP 3387240A1 EP 16795079 A EP16795079 A EP 16795079A EP 3387240 A1 EP3387240 A1 EP 3387240A1
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Definitions

  • the present invention relates to a method for checking a humidity sensor of a diesel engine.
  • Moisture Sensors Use to measure the humidity in the intake manifold of the diesel engine.
  • a corresponding signal representing the measured moisture can be supplied to a control device of the diesel engine, which can control corresponding operating parameters of the diesel engine or its exhaust system as a function of this.
  • AI is an exhaust system of a
  • This sensor is a humidity sensor.
  • a method for controlling an exhaust gas aftertreatment for an internal combustion engine in the exhaust gas tract of which an SCR catalytic converter is arranged.
  • a parameter for a water content of an exhaust gas in the exhaust gas upstream of the SCR catalytic converter of the internal combustion engine is determined, and depending on the characteristic for the water content of the exhaust gas, a catalyst temperature is determined to be a control signal for an actuator for introducing ammonia into the Determine exhaust gas.
  • a moisture sensor in the intake tract of the internal combustion engine is arranged, which detects the humidity of the intake air there.
  • the inventive method is based on the idea to plausibilize the moisture sensor signal via an NO x sensor signal in front of an SCR catalyst. In this case, certain stationary operating points are selected for the evaluation of the NO x sensor signal.
  • the oxygen concentration of the intake air of the diesel engine is determined and a characteristic in the NO x -Kon- converted concentration.
  • This calculated NO x concentration as a model value is then measured with the NO x signal from the NO x sensor
  • the oxygen concentration in the intake air is determined by measuring the air mass, EGR mass, if present, and the humidity in the intake pipe of the diesel engine.
  • EGR mass is meant the exhaust gas mass recirculated to reduce the emission of nitrogen oxides.
  • SCR catalyst is a selective catalytic reduction catalyst for the reduction of
  • Nitrogen oxides in the exhaust gas meant.
  • the chemical reaction at the SCR catalyst is selective, i. It is preferable to reduce nitrogen oxides, while undesirable side reactions are largely suppressed.
  • the method according to the invention is carried out in such a way that when a high deviation of the values (actual value from the model value) is detected at a high ambient temperature, a faulty moisture sensor is detected.
  • a high ambient temperature corresponds to a value of more than 35 ° C.
  • both the NO x signal and the moisture signal should be approximately constant
  • the calculated model value with the measured actual value at the relevant operating points and at a low ambient temperature for example, lower than 20 ° C, adapted.
  • Figure 1 is a schematic representation of a diesel engine with a control unit
  • SCR Selective Catalytic Reduction
  • a schematically illustrated exhaust gas recirculation (EGR exhaust gas recirculation) is indicated at 7. A portion of the exhaust gas is thus returned to the air intake pipe 2 and mixed there with the sucked air.
  • EGR exhaust gas recirculation
  • the control unit 9 determines via a characteristic stored there a NO x concentration, which is introduced as a model value in the process. This model value is compared with the measured by the sensor 5 NO x content as ACTUAL value. If the control unit detects a deviation between these values which exceeds a set value, a faulty moisture sensor 6 is detected, which is indicated for example by means of a suitable display. Otherwise, the humidity sensor 6 is classified as functioning properly. Specifically, this is detected upon detection of a strong deviation of the values at high ambient temperature, for example 40 ° C, to a faulty moisture sensor.
  • the planned display for example, the driver of the vehicle to ⁇ associated force receives an indication that the humidity sensor must be replaced.
  • FIG. 2 shows the individual steps of the method in a block diagram.
  • step 10 the NO x content in the exhaust gas of the diesel engine is measured with the NO x sensor, namely at a steady-state operating point with respect to speed and load.
  • the corresponding signal is fed to a control unit and provided there as an actual value (step 12).
  • step 11 the EGR mass and the air mass in the intake pipe and the moisture content in the intake pipe are measured (step 11).
  • the corresponding signals are supplied to the control unit. From this, the oxygen concentration in the intake pipe is determined in step 13, from which the NO x concentration is calculated as a model value via a stored characteristic (step 13).
  • step 14 both values are compared with each other. According to step 15, it is determined whether the deviation is greater than a predetermined value (R) or not, with a high environment temperature is used. The corresponding humidity sensor is then classified as faulty or non-faulty.
  • R predetermined value

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Überprüfung eines Feuchtigkeitssensors eines Dieselmotors beschrieben. Hierbei wird der NOx-Rohremissionsgehalt im Abgas des Dieselmotors stromauf eines SCR-Katalysators mit einem NOx-Sensor bei bestimmten stationären Betriebspunkten in einem definierten Fenster gemessen. Ferner wird die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft des Dieselmotors ermittelt und das erhaltene Ergebnis über eine Kennlinie in eine NOx-Konzentration umgewandelt. Beide Werte werden miteinander verglichen. Bei Feststellung einer Abweichung der Werte, die einen festgelegten Wert überschreitet, wird auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensors erkannt.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Überprüfung eines Feuchtigkeitssensors eines Dieselmotors
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines Feuchtigkeitssensors eines Dieselmotors.
Um das Emissionsverhalten eines Dieselmotors steuern zu können, finden u. a. Feuchtigkeitssensoren Verwendung, mit denen die Feuchtigkeit im Ansaugrohr des Dieselmotors gemessen wird. Ein entsprechendes, die gemessene Feuchtigkeit wiedergebendes Signal kann einer Steuervorrichtung des Dieselmotors zugeführt werden, die in Abhängigkeit davon entsprechende Betriebspa- rameter des Dieselmotors bzw. seines Abgassystems steuern kann.
Da beispielsweise ein Fehler der relativen Luftfeuchte von 80 % bei einer Lufttemperatur von 40 °C bereits eine Änderung der 02-Konzentration von 1,3 % (absolut) bewirkt, führt dies zu einer mehr als 50%igen NOx-Emissionsveränderung . Es ist daher von wesentlicher Bedeutung, dass ein derartiger Feuchtigkeitssensor korrekt funktioniert.
Aus der DE 10 2004 043 933 AI ist ein Abgassystem einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges bekannt, das einen in einer Abgasleitung angeordneten Abgaskatalysator und einen dem Abgas der Brennkraftmaschine ausgesetzten und das Abgassystem überwachenden Sensor aufweist. Dieser Sensor ist ein Feuchtigkeitssensor.
Aus der DE 10 2008 036 418 B4 ist ein Verfahren zum Steuern einer Abgasnachbehandlung für eine Brennkraftmaschine bekannt, in deren Abgastrakt ein SCR-Katalysator angeordnet ist. Hierbei wird eine Kenngröße für einen Wassergehalt eines Abgases in dem Abgastrakt stromauf des SCR-Katalysators der Brennkraftmaschine ermittelt, und abhängig von der Kenngröße für den Wassergehalt des Abgases wird eine Katalysatortemperatur bestimmt, um ein Stellsignal für ein Stellglied zum Einbringen von Ammoniak in das Abgas zu ermitteln. Hierbei ist ein Feuchtigkeitssensor im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnet, der dort die Luftfeuchtigkeit der Ansaugluft erfasst. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Funktionsweise eines Feuchtigkeitssensors eines Dieselmotors auf einfache Weise überprüft werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Überprüfung eines Feuchtigkeitssensors eines Dieselmotors gelöst, der die folgenden Schritte umfasst:
Messen des NOx-Rohremissionsgehaltes im Abgas des Dieselmotors stromauf eines SCR-Katalysators mit einem NOx-Sensor bei be¬ stimmten stationären Betriebspunkten in einem definierten Fenster zum Erhalt eines IST-Wertes;
Ermitteln der Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft des Dieselmotors und Umwandeln des erhaltenen Ergebnisses über eine Kennlinie in eine NOx-Konzentration zum Erhalt eines Mo¬ dell-Wertes;
Vergleichen des IST-Wertes mit dem Modell-Wert; und bei Feststellen einer Abweichung der Werte voneinander, die einen festgelegten Wert überschreitet, Erkennen auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor . Das erfindungsgemäße Verfahren basiert auf dem Grundgedanken, das Feuchtigkeitssensorsignal über ein NOx-Sensorsignal vor einem SCR-Katalysator zu plausibilisieren . Dabei werden bestimmte stationäre Betriebspunkte für die Auswertung des NOx-Sensorsignals ausgewählt.
Andererseits wird die Sauerstoffkonzentration der Ansaugluft des Dieselmotors ermittelt und über eine Kennlinie in die NOx-Kon- zentration umgewandelt. Diese berechnete NOx-Konzentration als Modell-Wert wird dann mit dem NOx-Signal vom NOx-Sensor
(IST-Wert) vor dem SCR-Katalysator verglichen. Bei Feststellen einer Abweichung der Werte, die einen festgelegten Wert über- schreitet, wird auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor erkannt. Anderenfalls, wenn keine Abweichung der Werte vorliegt oder nur eine solche, die den festgelegten Wert nicht überschreitet, wird auf einen korrekt funktionierenden Feuchtig¬ keitssensor erkannt.
In Weiterbildung der Erfindung wird die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft durch Messen der Luftmasse, EGR-Masse, falls vorhanden, und der Feuchtigkeit im Ansaugrohr des Dieselmotors ermittelt. Mit „EGR-Masse" ist hierbei die zur Minderung der Emission von Stickoxiden rückgeführte Abgasmasse gemeint.
Mit „SCR-Katalysator" ist ein eine selektive katalytische Reduktion durchführender Katalysator zur Reduktion von
Stickoxiden im Abgas gemeint. Die chemische Reaktion am SCR-Kata- lysator ist hierbei selektiv, d.h. es werden bevorzugt Stickoxide reduziert, während unerwünschte Nebenreaktionen weitgehend unterdrückt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere so durchge- führt, dass bei Feststellung einer starken Abweichung der Werte (IST-Wert vom Modell-Wert) bei hoher Umgebungstemperatur auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor erkannt wird. Hierbei entspricht eine hohe Umgebungstemperatur beispielsweise einem Wert von über 35 °C.
Während des erfindungsgemäß durchgeführten Vergleiches sollten sowohl das NOx-Signal als auch das Feuchtigkeitssignal (zur Berechnung der Sauerstoffkonzentration) etwa konstant
gehalten werden.
Um die Diagnosesicherheit zu erhöhen, wird bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der berechnete Modell-Wert mit dem gemessenen IST-Wert bei den relevanten Betriebspunkten und bei einer niedrigen Umgebungstemperatur, die beispielsweise niedriger als 20 °C ist, adaptiert.
Als bestimmte stationäre Betriebspunkte werden vorzugsweise solche der Drehzahl und Last ausgewählt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei¬ spieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Dieselmotors mit einer Steuereinheit; und
Figur 2 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Verfahrensschritte.
Der in Figur 1 nur schematisch dargestellte Dieselmotor besitzt einen Motorblock 1 mit einem Luftansaugtrakt, der ein Luftansaugrohr 2 aufweist. Ferner hat der Dieselmotor einen Abgastrakt mit einem Abgasrohr 3, in dem ein SCR-Katalysator 4 (SCR = selective catalytic reduction) angeordnet ist. Stromauf des SCR-Katalysators 4 befindet sich ein NOx-Sensor 5, mit dem der NOx-Rohremissionsgehalt im Abgas gemessen wird.
Eine schematisch dargestellte Abgasrückführung (EGR = exhaust gas recirculation) ist bei 7 angedeutet. Ein Teil des Abgases wird somit in das Luftansaugrohr 2 rückgeführt und dort mit der angesaugten Luft vermischt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird nunmehr einerseits mit dem NOx-Sensor der NOx-Gehalt im Abgas des Dieselmotors stromauf des SCR-Katalysators 4 bei bestimmten stationären Betriebs¬ punkten (Drehzahl, Last) gemessen. Das entsprechende Signal wird einer schematisch bei 9 dargestellten Steuereinheit zugeführt. Andererseits werden über zwei Sensoren 8 die Luftmasse im
Ansaugrohr 2 und die EGR-Masse (Masse des rückgeführten Abgases) gemessen. Des Weiteren wird über einen Feuchtigkeitssensor 6 die Luftfeuchtigkeit im Ansaugrohr 2 gemessen. Die Signale der drei Sensoren werden ebenfalls der Steuereinheit 9 zugeführt.
Aus den Signalen der Sensoren 8 und 6 ermittelt die Steuereinheit 9 über eine dort hinterlegte Kennlinie eine NOx-Konzentration, die als Modell-Wert in das Verfahren eingeführt wird. Dieser Modell-Wert wird mit dem vom Sensor 5 gemessenen NOx-Gehalt als IST-Wert verglichen. Wenn die Steuereinheit eine Abweichung zwischen diesen Werten feststellt, die einen festgelegten Wert überschreitet, wird auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor 6 erkannt, was beispielsweise über eine geeignete Anzeige angezeigt wird. Anderenfalls wird der Feuchtigkeitssensor 6 als korrekt funktionierend eingestuft. Speziell wird hierbei bei Feststellung einer starken Abweichung der Werte bei hoher Umgebungstemperatur, beispielsweise 40 °C, auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor erkannt. Durch die vorgesehene Anzeige erhält beispielsweise der Lenker des zu¬ gehörigen Kraftfahrzeuges einen Hinweis darauf, dass der Feuchtigkeitssensor ausgetauscht werden muss.
Figur 2 zeigt die einzelnen Schritte des Verfahrens in einem Blockdiagramm. In Schritt 10 wird der NOx-Gehalt im Abgas des Dieselmotors mit dem NOx-Sensor gemessen, und zwar bei einem stationären Betriebspunkt in Bezug auf Drehzahl und Last. Das entsprechende Signal wird einer Steuereinheit zugeführt und dort als IST-Wert bereitgestellt (Schritt 12) .
Ferner werden die EGR-Masse und die Luftmasse im Ansaugrohr sowie der Feuchtigkeitsgehalt im Ansaugrohr gemessen (Schritt 11) . Die entsprechenden Signale werden der Steuereinheit zugeführt. Hieraus wird in Schritt 13 die Sauerstoffkonzentration im Ansaugrohr ermittelt, woraus über eine hinterlegte Kennlinie die NOx-Konzentration als Modell-Wert errechnet wird (Schritt 13) .
Gemäß Schritt 14 werden beide Werte miteinander verglichen. Gemäß Schritt 15 wird festgestellt, ob die Abweichung größer ist als ein festgelegter Wert (R) oder nicht, wobei eine hohe Umge- bungstemperatur zugrundegelegt wird. Der entsprechende Feuchtigkeitssensor wird dann als fehlerhaft oder nichtfehlerhaft eingestuft.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überprüfung eines Feuchtigkeitssensors (6) eines Dieselmotors mit den folgenden Schritten:
Messen des NOx-Rohremissionsgehaltes im Abgas des Die¬ selmotors stromauf eines SCR-Katalysators (4) mit einem NOx-Sensor (5) bei bestimmten stationären Betriebspunkten in einem definierten Fenster zum Erhalt eines IST-Wertes;
Ermitteln der Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft des Dieselmotors und Umwandeln des erhaltenen Ergebnisses über eine Kennlinie in eine NOx-Konzentration zum Erhalt eines Model1-Wertes ;
Vergleichen des IST-Wertes mit dem Modell-Wert; und bei Feststellen einer Abweichung der Werte voneinander, die einen festgelegten Wert (R) überschreitet, Erkennen auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor (6).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft durch Messen der Luftmasse, EGR-Masse, falls vorhanden, und Feuchtigkeit im Ansaugrohr (2) des Dieselmotors ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellung einer starken Abweichung der Werte bei hoher Umgebungstemperatur auf einen fehlerhaften Feuchtigkeitssensor (6) erkannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine hohe Umgebungstemperatur einem Wert von über 35 °C entspricht .
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der berechnete Modell-Wert mit dem gemessenen IST-Wert bei den relevanten Betriebspunkten und bei einer niedrigen Umgebungstemperatur adaptiert wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadu gekennzeichnet, dass als bestimmte stationäre Betrieb punkte solche der Drehzahl und Last ausgewählt werden
EP16795079.9A 2015-12-11 2016-11-15 Verfahren zur überprüfung eines feuchtigkeitssensors eines dieselmotors Withdrawn EP3387240A1 (de)

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