JP2004526959A - センサを監視する方法および装置 - Google Patents

Abstract

排気ガス後処理システムのセンサ、殊に温度センサを監視する装置および方法を記載する。所定の作動状態において、監視されるべき第１のセンサの第１の信号が第２のセンサの第２の信号と比較される。少なくともこれらの２つの信号がある値より多く相違している場合にエラーが識別される。

Description

【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は、センサを監視する方法および装置に関する。
【０００２】
ＤＥ１９９０６２８７から、排気ガス後処理システムを有する内燃機関を制御する方法および装置が公知である。ここに記載されたシステムでは、排気ガス中に含まれるパティキュレートをフィルタリングして除去するパティキュレートフィルタが使用されている。内燃機関並びに排気ガス後処理システムを正確に制御するために、排気ガス後処理システムの状態が知られていなければならない。排気ガス後処理システムの状態を検出するために殊にセンサが使用される。殊に、排気ガス後処理システム前、排気ガス後処理システム後および／または排気ガス処理システム内の温度をあらわす温度値を供給するセンサが使用される。
【０００３】
発明の利点
排気ガス後処理システムのセンサ、殊に温度センサを監視する方法である。所定の作動状況において、監視されるべき第１のセンサの第１の信号を、第２のセンサの第２の信号と比較し、少なくとも２つの信号が所定の値より多く相異している場合にエラーを識別することによって、簡単かつ確実に排気ガス後処理システムのセンサを監視することが可能になる。有利には温度センサは、この方法によって監視される。しかしこの方法は、排気ガス後処理システムの制御に使用される他のセンサに対しても使用可能である。この方法は有利には、排気ガス後処理システムの状態を検出するセンサおよび／または圧力センサ、温度センサおよび／または空気量センサに対して有効である。
【０００４】
特に有利には本発明は温度センサに使用される。第１の信号は殊に、排気ガス後処理システム前の排気ガスの温度、排気ガス後処理システム内の排気ガスの温度および／または排気ガス後処理システム後の排気ガスの温度をあらわす。これらの温度量の検出部は殊に高感度である。なぜならこれらの温度量は排気ガス後処理システムを高い精度で制御するために検出されるからである。
【０００５】
特に有利には、これらの信号は第２の信号と比較される。この第２の信号は内燃機関、酸化触媒コンバータまたはパティキュレートフィルタに供給されるガスの温度をあらわす。これらの信号は特に適している。なぜなら所定の作動状態においてこれらの比較信号は監視されるべき信号とほぼ同じ値を取るからである。
【０００６】
特に有利には、冷却水温度および／または内燃機関に供給されるガスの温度および／または２つの温度の差が閾値より小さい作動状態において監視される。このような作動状態において監視されるべき信号と比較信号との差は最も小さい。
【０００７】
さらなる特に有利な構成は従属請求項に記載されている。
【０００８】
図面
本発明を以下で図示された実施形態に基づいて説明する。図１には本発明による装置のブロックダイヤグラムが示されており、図２には本発明による方法を明確にするためのフローチャートが示されている。
【０００９】
実施例の説明
以下では本発明による装置を自己点火式内燃機関の例に沿ってあらわす。ここでは燃料調量はいわゆるコモンレールシステムによって制御される。しかし本発明による方法は、このようなシステムに限定されるものではなく、他の内燃機関にも使用可能である。
【００１０】
参照番号１００によって内燃機関が示されている。この内燃機関には吸気管路１０２を介して新鮮な空気が供給され、排気ガス管路１０４を介して排気ガスが排出される。この排気ガス管路１０４内には排気ガス後処理手段１１０が配置されている。この排気ガス後処理手段から、浄化された排気ガスは管路１０６を介して周囲に達する。排気ガス後処理手段１１０は実質的にいわゆる前置触媒コンバータ（Vorkatalysator）１１２と、下流側にフィルタ１１４を有している。有利には前置触媒コンバータ１１２とフィルタ１１４との間に温度センサ１２４が配置されている。この温度センサは温度信号ＴＶＦを供給する。前置触媒コンバータ１１２の前およびフィルタ１１４の後にはそれぞれセンサ１２０ａおよび１２０ｂが配置されている。これらのセンサは差分圧力センサ１２０として作用し、差分圧力信号ＤＰを供給する。この差分圧力信号は、排気ガス後処理手段の入力側と出力側とのあいだの差分圧力（Differenzdruck）をあらわす。さらに吸気ガス管路１０２内にはセンサ１２６が配置されている。このセンサは吸入された新鮮な空気の温度Ｔ１をあらわす信号Ｔ１を検出する。センサ１２５は、信号ＴＶＯを供給する。この信号は排気ガス後処理システム１１０の前の温度をあらわす。
【００１１】
内燃機関１００には燃料調量ユニット１４０を介して燃料が調量される。この燃料調量ユニットはインジェクタ１４１、１４２、１４３および１４４を介して、内燃機関１００の個々のシリンダに燃料を調量する。有利にはこの燃料調量ユニットはいわゆるコモンレールシステムのことである。高圧ポンプは燃料を圧力蓄積部内に送出する。燃料は蓄積部からインジェクタを介して内燃機関に達する。
【００１２】
燃料調量ユニット１４０には種々のセンサ１５１が配置されている。これらのセンサは燃料調量ユニットの状態をあらわす信号を供給する。コモンレールシステムではこれは例えば圧力蓄積部内の圧力Ｐのことである。内燃機関１００には、内燃機関の状態をあらわすセンサ１５２が配置されている。これは例えば、エンジン温度をあらわす信号ＴＷを供給する温度センサのことである。
【００１３】
これらのセンサの出力信号は制御部１３０に達する。この制御部は第１の部分制御部１３２と第２の部分制御部１３４としてあらわされている。有利には２つの部分制御部は１つの構造ユニットを形成する。第１の部分制御部１３２は、有利には燃料調量ユニット１４０を、燃料調量に影響を与える駆動制御信号ＡＤによって駆動制御する。このために第１の部分制御部１３２は、燃料量制御部１３６を含む。この燃料量制御部は、相当する量をあらあわす信号ＭＥを第２の部分制御部１３４に供給する。
【００１４】
第２の部分制御部１３４は有利には排気ガス後処理システムを制御し、このために相応のセンサ信号を検出する。さらに第２の部分制御部１３４は信号を、殊に噴射される燃料量ＭＥを介して、第１の部分制御部１３２と交換する。有利にはこの２つの制御部は相互にセンサ信号および内部信号を使用する。
【００１５】
エンジン制御部１３２とも称される第１の部分制御部は、内燃機関１００の作動状態、燃料調量ユニット１４０の状態および周辺条件をあらあわす種々異なる信号、並びに内燃機関によって所望された出力および／またはトルクをあらわす信号に依存して、燃料調量ユニット１４０を駆動制御する駆動制御信号ＡＤを制御する。この種の装置は公知であり、多様に使用されている。
【００１６】
殊にディーゼル内燃機関の場合には排気ガス内でパティキュレート排出が生じる。このため、排気ガス後処理手段１１０がこれを排気ガスからフィルタリングして除去するようにされている。このようなフィルタリング過程によってフィルタ１１４内にはパティキュレートがたまる。このようなパティキュレートは所定の作動状態、負荷状態においておよび／または所定の時間、または燃料量や走行距離に対するメーターの状態が過ぎた後に燃焼され、フィルタは再生される。このため通常は、フィルタ１１４を再生するために排気ガス後処理手段１１０内の温度はパティキュレートが燃焼するほど上昇するようにされている。
【００１７】
温度を上昇させるために前置触媒コンバータ１１２が設けられる。温度上昇は例えば、排気ガス中の不燃焼炭化水素の割合が上昇することによって行われる。このような不燃焼炭化水素はその後、前置触媒コンバータ１１２内で反応し、その温度および排気ガスの温度を上昇させる。
【００１８】
前置触媒コンバータおよび排気ガス温度のこのような温度上昇は高い燃料消費を必要とするので、これが必要である場合、すなわちフィルタ１１４が有る程度の割合のパティキュレートによって負荷されている場合にのみ行われるべきである。負荷状態を識別する方法は、排気ガス後処理手段の入力側と出力側との間の差分圧力ＤＰを検出および／または計算し、ここから負荷状態を求めることである。
【００１９】
個々のコンポーネントの実用性および使用可能性への要求は非常に高い。排気ガス後処理システムを制御する場合、使用されているセンサ、殊に排気ガス後処理システムの正確な制御に絶対に必要な温度センサは、中央機能を有している。この場合にはこれらのセンサを整備または技術的な検査の枠内でその機能性についてテストするのでは充分ではない。これは殊に、排出関連システムのオンボード診断への法的な要求の背景にかかわっている。
【００２０】
許容されている排出を上回るのを阻止し、排気ガス後処理システムの機能性を保証するために、センサの故障は早期に識別されなければならない。以下で説明する方法によって殊に排気ガスレール内の温度センサを容易に検査することができ、これによって排気ガス後処理システムの機能性が確実になる。この場合、センサの故障および／または許容されないドリフト（Drift）が早期に識別される。
【００２１】
以下では本発明による方法を温度センサの例に沿って説明する。基本的にこのような方法は、他のセンサ、殊に排気ガスレール内のセンサにも使用可能である。本発明の方法によって、内燃機関の後、すなわち内燃機関と排気ガス後処理システムの間の全てのセンサ、排気ガス後処理部内のセンサ、すなわち酸化触媒コンバータとパティキュレートフィルタ間のセンサおよび／またはパティキュレートフィルタ後のセンサを検査することができる。さらに本発明による方法は触媒コンバータおよび／またはパティキュレートフィルタの他の配置でも可能である。
【００２２】
本発明では、排気ガスレール内の温度センサのエラー特性の識別は、低温のエンジンのスタート時に個々の信号の妥当性検査（Plausibilisierung）によって行われる。このような場合には、全ての温度信号が周辺温度の範囲内にあることから出発する。全ての必要な信号およびデータは既に制御装置内にあるので、さらなるセンサは必要ない。
【００２３】
図２には本発明による方法の実施例がフローチャートとして示されている。第１の問い合わせ２００は、最後のスタートから充分に時間が経っているか否かを検査する。第２の問い合わせ２０５は、内燃機関が回転し始めたか否かを検査する。有利には問い合わせ２０５は、回転数Ｎが０より大きいか否かを検査する。そうでない場合、新たなステップ２０５が続く。内燃機関が回転している場合には、ステップ２０８でタイムカウンタＺが開始され、問い合わせ２１０は、種々の温度信号が閾値ＳＷより小さいか否かを検査する。ここでこれらの種々の信号は、例えば冷却水温度ＴＷおよび／または吸気された新鮮な空気群の温度Ｔ１および／または温度Ｔ１の一次近似（erster Naeherung）で相当する周辺温度である。そうでない場合、すなわちこれらの温度のうちの１つが閾値より大きい場合、ステップ２９５で検査が可能でないことが識別される。温度が閾値より小さい場合、問い合わせ２２０が行われる。簡単な実施形態では、これらの温度値のうちの１つだけが検査されるようにすることもできる。
【００２４】
問い合わせ２２０は、これらの２つの温度値の差の値が閾値ＳＷ２より小さいか否かを検査する。そうでない場合、すなわち冷却水温度と周辺空気温度とが実質的に相違している場合、同じように検査が可能でないことが識別される。２つの温度値がほぼ同じ場合、問い合わせ２３０が続く。
【００２５】
問い合わせ２３０は、回転数Ｎが閾値ＳＮより大きいか否かを検査する。そうでない場合、新たなステップ２３０が行われる。問い合わせ２３０がスタート投入回転数（Startabwurfdrehzahl）に達していることを識別すると、問い合わせ２４０が続く。この問い合わせ２４０は、内燃機関の最初の回転からの時間Ｚが閾値ＳＴより短いか否かを検査する。そうでない場合、同じように検査が可能でないことが識別される。内燃機関の最初の回転からの時間が閾値より小さい場合、ステップ２５０から温度センサの本来の検査が行われる。
【００２６】
第１の問い合わせ２５０は、新鮮な空気の温度Ｔ１と排気ガス後処理システム前の温度ＴＶＯとの差の値が閾値ＧＷ１より大きいか否かを検査する。そうである場合、ステップ２８０でエラーであることが識別される。そうでない場合、周辺温度Ｔ１と排気ガス後処理システム内の温度ＴＶＦとの差の値が閾値ＧＷ２より大きいか否かが検査される。そうである場合、ステップ２８０で同じようにエラーが識別される。そうでない場合、問い合わせ２７０は排気ガス後処理システム前の温度の温度信号ＴＶＯと排気ガス後処理システム内の温度ＴＶＦとの差の値が閾値ＧＷ３より大きいか否かを検査する。そうである場合、同じようにステップ２８０でエラーが識別される。そうでない場合、ステップ２９０でエラーはなく、センサが正常に作動していることが識別される。
【００２７】
説明した方法は、排気ガス後処理システム前の温度センサ１２５および、酸化触媒コンバータとパティキュレートフィルタとの間に配置されている排気ガス後処理システム内の温度センサ１２４の例に即した監視を示したものである。説明した方法は、センサのこのような特別な配置に制限されるものではなく、センサおよび／または触媒コンバータおよびフィルタの他の配置構成にも使用できる。特にＮＯｘ−吸蔵触媒を使用する場合、例えば温度センサ１２５はＮＯｘ−吸蔵触媒前のセンサによって置き換えられる。
【００２８】
さらに、排気ガス後処理システム内に別のセンサを配置することができる。この場合には、これらのセンサは周辺温度によっても相互にも妥当性について検査される。さらに簡単な構成では、排気ガス後処理システム内に単にセンサを１つだけ設け、このセンサが周辺空気の温度によって妥当性検査されるようにすることも可能である。
【００２９】
検査は有利にはコールドスタートが存在する場合にのみ行われる。すなわち検査は、エンジンが比較的長い時間作動されていなかった場合にのみ行われる。このために、最後のスタート過程から充分に長い時間が経っているか否かが検査される。これは問い合わせ２００によって識別される。このような場合に検査は阻止される。なぜなら排気ガスシステム内の温度は既に、誤ってエラーが検出されてしまうほど充分に変化しているからである。
【００３０】
さらに冷却水温度値ＴＷおよび／または吸気空気温度Ｔ１および／またはそれらの差が限界値ＳＷを下回るか否が検査される。
【００３１】
さらにスタート投入回転数ＳＮを上回り、内燃機関が通常作動にあるときにはじめて妥当性検査が行われる。これは問い合わせ２３０によって保証される。
【００３２】
このような時点で、測定された温度は僅かにのみ変化する。このことは殊にセンサの慣性に帰する。スタート過程が長く継続しすぎている場合、これはもはや保証されない。従って問い合わせ２４０では、スタート投入回転数に所定の最大時間内で達したか否かが検査される。
【００３３】
有利には、全ての検査が実行された場合にのみ妥当性検査が実行される。簡単な実施形態では、問い合わせのうちのいずれかが行われなくてもよい。上述の前提条件に合致するとすぐに、監視されるべき温度センサと吸気空気温度との温度差並びに個々の監視されるべき温度信号間の差が形成される。示された実施例では、触媒コンバータ前およびフィルタ前の温度センサが監視される。差が値的に限界値より大きい場合、エラーが識別される。全ての温度センサが基準センサの値を示した場合、エラーのない状態が識別される。吸気空気温度の代わりに、周辺空気温度を基準センサとして使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による装置のブロックダイヤグラムである。
【図２】本発明による方法を明確にするフローチャートである。

Claims (9)

1. 排気ガス後処理システムのセンサ、殊に温度センサを監視する方法であって、
   所定の作動状態において、監視されるべき第１のセンサの第１の信号を第２のセンサの第２の信号と比較し、
   少なくとも当該２つの信号がある値より多く相違している場合にエラーを識別する、
   ことを特徴とする、センサを監視する方法。
2. 前記第１の信号は排気ガス後処理システム前の排気ガスの温度、排気ガス後処理システム内の排気ガスの温度および／または排気ガス後処理システム後の排気ガスの温度をあらわす、請求項１記載の方法。
3. 前記第１の信号は触媒コンバータ、殊に酸化触媒コンバータの前の排気ガスの温度、またはパティキュレートフィルタの前の排気ガスの温度をあらわす、請求項２記載の方法。
4. 前記第２の信号は、内燃機関、触媒コンバータ、殊に酸化触媒コンバータ、またはパティキュレートフィルタに供給されるガスの温度をあらわす、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 冷却水温度および／または内燃機関に供給されるガスの温度および／または当該２つの温度の差が閾値より小さい場合、前記所定の作動状態が存在する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 回転数がスタート投入回転数より大きい場合、前記所定の作動状態が存在する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 最後のスタート過程からの持続時間が閾値より長い場合、前記所定の作動状態が存在する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. スタート過程の持続時間が閾値より短い場合、前記所定の作動状態が存在する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 排気ガス後処理システムのセンサ、殊に温度センサを監視する装置であって、
   所定の作動状態において、監視されるべき第１のセンサの第１の信号を第２のセンサの第２の信号と比較し、少なくとも当該２つの信号がある値より多く相違している場合にエラーを識別する手段を有する、
   ことを特徴とする、センサを監視する装置。

Images