WO2015185480A1 - Funktionsüberwachung einer einspritzanlage - Google Patents

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Manfred FÜCHSLE
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Definitions

  • the invention relates to an injection system for injecting a liquid medium into an exhaust system of Burn ⁇ voltage motors.
  • the invention relates to the monitoring of the injection system for correct function.
  • On board a motor vehicle a diesel internal combustion engine is connected to an exhaust system.
  • the exhaust system includes a catalyst for selective catalytic reduction
  • SCR catalyst By injecting an aqueous solution of urea (Urea) upstream of the SCR catalyst, a chemical reaction can be triggered in the catalyst, which reduces the nitrogen in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • Urea urea
  • the urea solution is usually carried in a special tank and metered by means of an injection system. Legislation requires that a short-term deviation between a requested dosing quantity and an actually injected quantity be recorded. This can ensure that the requested amount of urea is actually injected. If it is detected at the same time that the urea has a predetermined quality, then it can be concluded that a correct function of the SCR catalytic converter and thus compliance with predetermined emission values.
  • the invention achieves this object by means of a method, a computer program product and an injection system with the features of the independent claims. Subclaims give preferred embodiments again.
  • An injection system for injecting a liquid medium into an exhaust system comprises a positive displacement pump for conveying the medium, a drive device for the positive displacement pump, a control device for controlling the drive device as a function of a pressure of the pumped medium and a valve for injecting the pumped medium into the exhaust system in dependence a request for injection.
  • a method for determining a malfunction of the injection system comprises steps of determining a first delivery volume of
  • Positive displacement pump per movement cycle of the drive device with respect to a first past period of time determining a second delivery volume of the positive displacement pump per BeWe ⁇ tion cycle of the drive device with respect to a second past period, wherein the first period is several times longer than the second period, and determining the malfunction, if the second delivery volume differs by at least a predetermined fraction of the first delivery volume.
  • a rapid change of capacity of the positive displacement pump can be determined on the one hand, on the other hand, a slower effect, which is for example due to heating or wear of components, not to an erroneous determination of a malfunction.
  • the measurement can be so differentiated have power.
  • the described method can contribute to increased reliability.
  • the second period is at most 30 minutes and the fractional part is at most 50% of the first delivery volume per cycle of movement.
  • the determination of the first delivery volume per movement cycle with respect to parameters takes place from a plurality of successive uses of the injection system.
  • parameters needed for the formation of the slow moving average may be stored in a nonvolatile memory when the injection system is not in use, for example when the motor vehicle in which it is installed is turned off. This allows time periods for the formation of the first sliding
  • an upper and / or a lower threshold value can be formed, wherein the malfunction is determined when the second delivery volume per movement cycle is above the upper or lower threshold value.
  • the malfunction can only be determined when the threshold is exceeded for longer than a predetermined time.
  • a low pass can be used. The process can thereby be more tolerant of a short-term be a long-term deviation of the delivery volume. Particular driving conditions or other conditions that lead to such very short deviations can not trigger an erroneous determination of the malfunction.
  • the thresholds are unchanged ge ⁇ met if the malfunction was determined.
  • the thresholds may again be determined based on the first delivery volume per cycle of movement when it has returned to a range between the thresholds.
  • operation of the injection system can be excluded from the determination of the threshold values during the duration of the malfunction.
  • the first delivery volume per cycle of motion can be further determined based on such parameters that were collected before the malfunction was determined, so that the need to learn the method can be avoided.
  • the first delivery volume per cycle of motion can be further determined based on such parameters that were collected before the malfunction was determined, so that the need to learn the method can be avoided.
  • Movement cycle determined on the basis of an average over several values of the second delivery volume per movement cycle. This allows simplified formation of a slow moving average over a fast moving average.
  • the first period is suspended to allow venting. If there is air in the injection system, then there are other conditions that cause a change in the relationship between movement cycles of the drive device and a delivery volume of the positive displacement pump.
  • the exposure can take place until a predetermined time after starting up the injection system is a ⁇ elapsed, or until the injection system according to their re-commissioning has injected a predetermined volume of the liquid medium. This predetermined volume may be determined with respect to a requested amount of the liquid medium or with respect to a predetermined number of movement cycles of the drive means.
  • a computer program product comprises program code means for carrying out the method described, when the computer program product runs on a processing device or is stored on a computer-readable data carrier.
  • An injection system for injecting a liquid medium into an exhaust system comprises a positive displacement pump for conveying the medium, a drive device for the positive displacement pump, a control device for controlling the drive device in
  • control device is set up to determine a first and a second delivery volume per Be ⁇ wegungszyklus the drive device with respect to a first or a second past period, wherein the first period is several times longer than the second period. Furthermore, the control device is set up to determine a malfunction of the injection system if the second delivery volume differs by at least a predetermined fraction from the first delivery volume.
  • the injection system can be used in particular on board of a motor vehicle to control, in particular an exhaust gas after-treatment ⁇ .
  • the positive displacement pump comprises an orbital pump
  • the drive device comprises an electric motor
  • the movement cycle comprises one revolution of the electric motor
  • Fig. 1 shows an exhaust system with an injection system
  • Fig. 2 shows courses on the injection system of Fig. 1.
  • the exhaust system 100 includes an exhaust tract 105 for transporting exhaust gas, an SCR catalyst 110, and an injection system 115.
  • the injection system 115 is configured to inject an aqueous solution of urea 120 upstream of the SCR catalyst into the exhaust tract 105, so that the SCR catalyst 110 may take place a catalytic reaction.
  • This reaction usually requires certain supervisetem ⁇ temperatures and can substantially comprise a conversion of H x 3, and NO to form nitrogen and water.
  • the NO x is contained in the exhaust while the NH 3 is provided by the urea.
  • the nitrogen oxides in the exhaust gas can be converted into safer compounds.
  • the injection system 115 comprises a positive displacement pump 125, a drive device 130, a control device 135 and a valve 140.
  • a tank 145 for receiving the urea 120 is preferably provided.
  • the drive means 130 drives the positive displacement pump 125 to set the urea 120 at a predetermined pressure.
  • the valve 140 is actuated so that the pressurized urea 120 is injected into the exhaust tract 105.
  • the drive device 130 is usually controlled in response to a pressure signal of a pressure sensor 155 so that the urea 120 is present at the valve 140 at a predetermined, relatively constant pressure.
  • a sensor 160 is provided in order to feed back a movement cycle of the drive device 130 when driving the positive displacement pump 125 to the control device 135.
  • the medium to be delivered is conveyed by self-contained volumes, whereby a predetermined relationship between an operation or a drive of the positive displacement pump and a funded volume. However, this relationship is not constant. Manufacturing tolerances, wear or the type of operation of the
  • Positive displacement pump 125 and a pressure and a back pressure on different sides of the positive displacement pump 125 may affect the volume of the pumped medium.
  • positive displacement pumps examples include piston pumps, screw pumps, rotary piston pumps and diaphragm pumps.
  • the positive displacement pump 125 comprises an orbital pump.
  • the drive device 130 is set up to perform a cyclic
  • This cyclic motion may include a linear motion or a rotational motion.
  • a drive device 130 is preferred which provides a rotating movement, one revolution corresponding to one cycle of movement.
  • the drive device 130 may include an electric motor, which may optionally include a transmission.
  • both quantities can be determined in the predetermined period of time.
  • the period may in particular include a predetermined past period, so that the requested amount and the injected amount are determined as moving averages.
  • the amount is demanded ⁇ can be determined as the integral of the requested mass flow rate over the predetermined period of time.
  • the injected amount can be determined by determining, in the present embodiment, the number of revolutions of the drive device 130 during the period. This number is then multiplied by a delivery volume of the positive displacement pump 125 during one revolution of the drive device 130.
  • other correction factors can be taken into account be determined, for example, on the basis of an electrical voltage to the drive means 130, a pressure of the urea 120 in the tank 145 or other parameters.
  • a malfunction of the injection system 115 should then be diagnosed ⁇ ⁇ if the delivery volume of the positive displacement pump 125 per cycle of the drive device 130 changes rapidly.
  • the flow volume per cycle of movement changes so far within 30 minutes maximum, that it is at least 50% above or below a long-term average value ⁇
  • the malfunction can be determined.
  • the first period is several times longer than the second period, so that the corresponding first moving average has a longer time constant than the corres ⁇ rocketing second moving average and the first moving average can be described as slow and the second as quickly. It is proposed to determine the malfunction of the injection system 115 when the two moving averages differ by the predetermined amount.
  • FIG. 2 shows temporal profiles of the injection system 115 of FIG. 1.
  • a first graph of an injection system 115 is shown, which operates without errors in the left region of the graph and suffers a malfunction in the right region.
  • a second graph is shown with an injection system 115, which undergoes a gradual de ⁇ gradation.
  • the horizontal direction one time is applied.
  • a delivery volume of the positive displacement pump 125 during a movement cycle of the drive device is shown to ⁇ 130th
  • the vertical axes are scaled in microliters, but the numerical values shown are to be regarded as purely exemplary.
  • a first course 205 shows a first delivery volume of the displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 with respect to a first past period and a second progression 210 a second delivery volume of the displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 during a second time period.
  • the first period is longer than the second period.
  • it is preferred that the first period is many times longer than the second period.
  • the second period may be 30 minutes or less, while the first period may preferably be one hour or more, more preferably ten hours or more.
  • the first trace 205 may also be described as a slow moving average and the second trace 210 as a fast moving average.
  • An upper threshold 215 and a lower threshold 220 are determined with respect to the first history 205.
  • the smoldering ⁇ lenhong 215 and 220 may each by a predetermined fraction of a value of the first track 215 above and below it.
  • the upper is
  • Threshold 215 50% above first trace 205 and lower Threshold 220 50% below first trace 205.
  • the malfunction is determined only when the threshold in question 215, 220 has been exceeded by more than a predetermined period of time. A short time is exceeded, for example, the upper smoldering ⁇ lenwerts 215 at a time tl can therefore not lead to a determination of a malfunction.
  • the second course can be filtered by means of a low-pass filter, resulting in a third course 225. Only when the third course 225 exceeds one of the threshold values 215 or 220 can the malfunction be determined.
  • the second course 210 drops relatively quickly below the lower threshold 220 and a malfunction is determined.
  • This malfunction may, for example, affect a leak in the hydraulic part of the injection systems 115.
  • the first trace 205 is maintained after the fault has occurred, while also maintaining the thresholds 215 and 220.
  • no new values of the delivery volume of the displacement pump 125 per movement cycle of the drive device 130 are used more for determining the first moving average, so that the last known value of the first profile 205 is frozen.
  • the collected data which may have flowed into the first course 205 for a long time, can thus be protected against corruption due to the malfunction.
  • the collection of new data for the first trace 205 may be re-activated when the injector 115 has been serviced.
  • Thresholds 215 and 220 remain. A malfunction is not determined due to the gradual change.
  • a broad curved arrow is shown in each case, while the values of the gradients are interrupted. This is to indicate that parameters for determining moving averages are preferably stored in a non-volatile memory when the use of the injection system 115 is interrupted, for example while a motor vehicle is turned off with the injection system 115. In particular, values for determining the first sliding Average should be protected from decay in this way.
  • the first learning time can be in the range of a few minutes to about half an hour.

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Abstract

Eine Einspritzanlage (115) zum Einspritzen eines flüssigen Mediums (120) in eine Abgasanlage (100), umfasst eine Verdrängerpumpe (125) zur Förderung des Mediums (120), eine Antriebseinrichtung (130) für die Verdrängerpumpe (125), eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (130) in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums (120) und ein Ventil (140) zum Einspritzen des geförderten Mediums in die Abgasanlage, wobei eine Fehlfunktionsbestimmung der Einspritzanlage (115) die Schritte des Bestimmens eines ersten Fördervolumens der Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums, des Bestimmens eines zweiten Fördervolumens der Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines zweiten zurückliegenden Zeitraums, wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist, umfasst und eine Fehlfunktion vorliegt, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet.

Description

Beschreibung
Funktionsüberwachung einer Einspritzanlage Die Erfindung betrifft eine Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in eine Abgasanlage eines Verbren¬ nungsmotors. Insbesondere betrifft die Erfindung die Überwachung der Einspritzanlage auf korrekte Funktion. An Bord eines Kraftfahrzeugs ist ein Diesel-Verbrennungsmotor mit einer Abgasanlage verbunden. Die Abgasanlage umfasst einen Katalysator für selektive katalytische Reduktion
( SCR-Katalysator) . Durch Einspritzen einer wässrigen Lösung von Harnstoff (Urea) stromaufwärts des SCR-Katalysators kann im Katalysator eine chemische Reaktion ausgelöst werden, die den Stickstoff im Abgas des Verbrennungsmotors reduziert. Die Harnstofflösung wird üblicherweise in einem speziellen Tank mitgeführt und mittels einer Einspritzanlage dosiert. Dabei ist vom Gesetzgeber vorgeschrieben, eine kurzfristige Abweichung zwischen einer angeforderten Dosiermenge und einer tatsächlich eingespritzten Menge zu erfassen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die angeforderte Menge Harnstoff auch tatsächlich eingespritzt wird. Wird gleichzeitig erfasst, dass der Harnstoff eine vorbestimmte Qualität aufweist, so kann auf eine korrekte Funktion des SCR-Katalysators und damit auf die Einhaltung vorbestimmter Emissionswerte geschlossen werden.
Um die Menge des eingespritzten Harnstoffs zu bestimmen, ist es bekannt, einen Füllstand des Urea-Tanks zu überwachen. Da die eingespritzten Dosen jedoch relativ klein sind und der Urea-Tank häufig ungünstig flach geformt ist, kann diese Art der Bestimmung mit einem großen Fehler behaftet sein. Es kann auch eine vo- lumetrisch fördernde Pumpe derart betrieben werden, dass es bei einer Abweichung einer durch ein Ventil in die Abgasanlage eingespritzten Menge gegenüber der angeforderten Menge zu einem Überdruck- bzw. einem Unterdruckfehler in der Einspritzanlage kommt, der dann mithilfe einer Drucküberwachung detektiert werden kann. Hohe Toleranzen einzelner Komponenten der Ein- Spritzanlage und Alterungs- bzw. Verschleißeffekte der Kom¬ ponenten können die Bestimmung der Fehlfunktion jedoch erschweren .
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Technik zum Bestimmen einer Fehlfunktion der Einspritzanlage anzugeben. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels eines Verfahrens, eines Computerprogrammprodukts und einer Ein- spritzanlage mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
Eine Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in eine Abgasanlage umfasst eine Verdrängerpumpe zur Förderung des Mediums, eine Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums und ein Ventil zum Einspritzen des geförderten Mediums in die Abgasanlage in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen. Ein Verfahren zum Bestimmen einer Fehlfunktion der Einspritzanlage umfasst Schritte des Bestimmens eines ersten Fördervolumens der
Verdrängerpumpe pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums, des Bestimmens eines zweiten Fördervolumens der Verdrängerpumpe pro Bewe¬ gungszyklus der Antriebseinrichtung bezüglich eines zweiten zurückliegenden Zeitraums, wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist, und des Bestimmens der Fehlfunktion, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet .
Durch das erfindungsgemäße Vergleichen eines langsamen glei¬ tenden Durchschnitts des Fördervolumens pro Bewegungszyklus mit einem schnellen gleitenden Durchschnitt kann einerseits eine rasche Änderung der Leistungsfähigkeit der Verdrängerpumpe bestimmt werden, andererseits kann ein langsamer Effekt, der beispielsweise auf Erwärmung oder Verschleiß von Komponenten zurückzuführen ist, nicht zu einer irrtümlichen Bestimmung einer Fehlfunktion führen. Die Messung kann so erhöhte Unterschei- dungskraft aufweisen. Insbesondere im Rahmen eines Systems, das einen Missbrauch der Einspritzanlage verhindern soll und bei erkanntem Missbrauch zu einer Stilllegung des Kraftfahrzeugs führen kann, kann das beschriebene Verfahren zu einer erhöhten Betriebssicherheit beitragen.
Bevorzugterweise beträgt der zweite Zeitraum höchstens 30 Minuten und der Bruchteil höchstens 50% des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus. Dadurch können insbesondere diejenigen relativ raschen Veränderungen bestimmt werden, die zu erkennen gesetzlich vorgeschrieben sein kann. Das Verfahren kann so dazu beitragen, gesetzliche Rahmenbedingungen des Betriebs einzu¬ halten . In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Bestimmung des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bezüglich Parametern aus mehreren aufeinander folgenden Benutzungen der Einspritzanlage . Anders ausgedrückt können Parameter, die für die Bildung des langsamen gleitenden Durchschnitts benötigt werden, in einem nichtflüchtigen Speicher abgelegt werden, wenn die Einspritzanlage nicht benutzt wird, beispielsweise wenn das Kraftfahrzeug, in dem sie eingebaut ist, abgestellt ist. Dadurch können Zeiträume für die Bildung des ersten gleitenden
Durchschnitts betrachtet werden, die länger sind als zusam- menhängende Betriebszeiten des Kraftfahrzeugs. Die Bestim¬ mungsgenauigkeit des Verfahrens kann dadurch weiter gesteigert sein .
Auf der Basis des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus können ein oberer und/oder ein unterer Schwellenwert gebildet werden, wobei die Fehlfunktion bestimmt wird, wenn das zweite Fördervolumen pro Bewegungszyklus über dem oberen oder unter dem unteren Schwellenwert liegt. In einer Variante kann die Fehlfunktion erst bestimmt werden, wenn der Schwellenwert länger als eine vorbestimmte Zeit überschritten ist. Dazu kann ein Tiefpass verwendet werden. Das Verfahren kann dadurch toleranter gegenüber einer nur kurz- fristigen Abweichung der Fördervolumen sein. Besondere Fahrzustände oder andere Bedingungen, die zu solchen sehr kurzen Abweichungen führen, können so keine irrtümliche Bestimmung der Fehlfunktion auslösen.
In einer weiteren Variante, die mit der letztgenannten Variante kombinierbar ist, werden die Schwellenwerte unverändert ge¬ halten, wenn die Fehlfunktion bestimmt wurde. Die Schwellenwerte können wieder auf der Basis des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bestimmt werden, wenn dieser in einen Bereich zwischen den Schwellenwerten zurückgekehrt ist. Dadurch kann ein Betrieb der Einspritzanlage während der Dauer des Vorliegens der Fehlfunktion aus der Bestimmung der Schwellenwerte ausgenommen werden. Nachdem die Einspritzanlage instand gesetzt worden ist, kann das erste Fördervolumen pro Bewegungszyklus weiter auf der Basis solcher Parameter bestimmt werden, die gesammelt wurden, bevor die Fehlfunktion bestimmt wurde, sodass die Notwendigkeit eines Einlernens des Verfahrens vermieden werden kann. In einer Ausführungsform wird das erste Fördervolumen pro
Bewegungszyklus auf der Basis eines Durchschnitts über mehrere Werte des zweiten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bestimmt. Dadurch kann eine vereinfachte Bildung eines langsamen gleitenden Durchschnitts über einen schnellen gleitenden Durch- schnitt durchgeführt werden.
In noch einer weiteren Ausführungsform wird nach einer vorübergehenden Benutzungsunterbrechung der Einspritzanlage der erste Zeitraum ausgesetzt, um eine Entlüftung zu ermöglichen. Befindet sich Luft in der Einspritzanlage, so liegen andere Bedingungen vor, die einen geänderten Zusammenhang zwischen Bewegungszyklen der Antriebseinrichtung und einem Fördervolumen der Verdrängerpumpe bewirken. Durch das Aussetzen des ersten Zeitraums kann verhindert werden, dass der erste gleitende Durchschnitt fälschlicherweise bezüglich Luft statt bezüglich des flüssigen Mediums bestimmt wird. Das Aussetzen kann erfolgen, bis eine vorbestimmte Zeit nach Inbetriebnahme der Ein¬ spritzanlage verstrichen ist, oder bis die Einspritzanlage nach ihrer erneuten Inbetriebnahme ein vorbestimmtes Volumen des flüssigen Mediums eingespritzt hat. Dieses vorbestimmte Volumen kann bezüglich einer angeforderten Menge des flüssigen Mediums oder bezüglich einer vorbestimmten Anzahl Bewegungszyklen der Antriebseinrichtung bestimmt sein.
Ein Computerprogrammprodukt umfasst Programmcodemittel zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.
Eine Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in eine Abgasanlage umfasst eine Verdrängerpumpe zur Förderung des Mediums, eine Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe, eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Antriebseinrichtung in
Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums, ein Ventil zum Einspritzen des geförderten Mediums in die Abgasanlage in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen und eine
Steuereinrichtung. Dabei ist die Steuereinrichtung dazu ein- gerichtet, ein erstes und ein zweites Fördervolumen pro Be¬ wegungszyklus der Antriebseinrichtung bezüglich eines ersten bzw. eines zweiten zurückliegenden Zeitraums zu bestimmen, wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist. Ferner ist die Steuereinrichtung dazu einge- richtet, eine Fehlfunktion der Einspritzanlage zu bestimmen, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet.
Die Einspritzanlage kann insbesondere an Bord eines Kraft- fahrzeugs eingesetzt werden, insbesondere um eine Abgasnach¬ behandlung zu steuern.
Bevorzugterweise umfasst die Verdrängerpumpe eine Orbitalpumpe, die Antriebseinrichtung einen Elektromotor und der Bewe- gungszyklus eine Umdrehung des Elektromotors.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen: Fig. 1 ein Abgassystem mit einer Einspritzanlage und
Fig. 2 Verläufe an der Einspritzanlage von Fig. 1 darstellt .
Fig. 1 zeigt ein Abgassystem 100, insbesondere an Bord eines Kraftfahrzeugs. Das Abgassystem 100 umfasst einen Abgastrakt 105 zum Transport von Abgas, einen SCR-Katalysator 110 und eine Einspritzanlage 115. Die Einspritzanlage 115 ist dazu einge- richtet, eine wässrige Lösung von Harnstoff 120 stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgastrakt 105 einzuspritzen, sodass im SCR-Katalysator 110 eine katalytische Reaktion stattfinden kann. Diese Reaktion erfordert üblicherweise bestimmte Mindesttem¬ peraturen und kann im Wesentlichen eine Umwandlung von H3 und NOx zu Stickstoff und Wasser umfassen. Das NOx ist im Abgas enthalten, während das NH3 durch den Harnstoff bereitgestellt wird. Die Stickoxide im Abgas können so in ungefährlichere Verbindungen umgewandelt werden. Die Einspritzanlage 115 umfasst eine Verdrängerpumpe 125, eine Antriebseinrichtung 130, eine Steuereinrichtung 135 und ein Ventil 140. Bevorzugterweise ist ein Tank 145 zur Aufnahme des Harnstoffs 120 vorgesehen. Gesteuert durch die Steuereinrichtung 135 treibt die Antriebseinrichtung 130 die Verdrängerpumpe 125 an, um den Harnstoff 120 unter einen vorbestimmten Druck zu setzen. In Abhängigkeit einer Anforderung, die die Steuereinrichtung 135 über eine Schnittstelle 150 entgegennehmen kann, wird das Ventil 140 betätigt, sodass der unter Druck stehende Harnstoff 120 in den Abgastrakt 105 eingespritzt wird. Dabei wird die Antriebseinrichtung 130 üblicherweise in Abhängigkeit eines Drucksignals eines Drucksensors 155 so gesteuert, dass der Harnstoff 120 am Ventil 140 unter einem vorbestimmten, relativ konstanten Druck vorliegt. Ferner ist ein Sensor 160 vorgesehen, um einen Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 beim Antrieb der Verdrängerpumpe 125 an die Steuereinrichtung 135 rückzukoppeln . Bei einer Verdrängerpumpe wird das zu fördernde Medium durch in sich geschlossene Volumina gefördert, wodurch ein vorbestimmter Zusammenhang zwischen einer Betätigung bzw. einem Antrieb der Verdrängerpumpe und einem geförderten Volumen besteht. Dieser Zusammenhang ist jedoch nicht unveränderlich. Fertigungstoleranzen, Verschleiß oder die Art der Betätigung der
Verdrängerpumpe 125 sowie ein Druck und ein Gegendruck an unterschiedlichen Seiten der Verdrängerpumpe 125 können das Volumen des geförderten Mediums beeinflussen.
Beispiele für Verdrängerpumpen umfassen Kolbenpumpen, Schneckenpumpen, Rotationskolbenpumpen und Membranpumpen. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verdrängerpumpe 125 eine Orbitalpumpe. Je nach Art der Verdrängerpumpe 125 ist die Antriebseinrichtung 130 dazu eingerichtet, eine zyklische
Bewegung zum Antrieb der Verdrängerpumpe 125 bereitzustellen. Diese zyklische Bewegung kann eine lineare Bewegung oder eine Rotationsbewegung umfassen. Im Fall einer Orbitalpumpe ist eine Antriebseinrichtung 130 bevorzugt, die eine drehende Bewegung bereitstellt, wobei eine Umdrehung einem Bewegungszyklus entspricht. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung 130 einen Elektromotor umfassen, der optional ein Getriebe umfassen kann.
Um zu bestimmen, ob in einem vorbestimmten Zeitraum eine über die Schnittstelle 150 angeforderte Menge des Harnstoffs 120 einer tatsächlich eingespritzten Menge entspricht, können beide Mengen im vorgegebenen Zeitraum bestimmt werden. Dabei kann der Zeitraum insbesondere einen vorbestimmten zurückliegenden Zeitraum umfassen, sodass die angeforderte Menge und die eingespritzte Menge als gleitende Durchschnitte bestimmt werden. Die ange¬ forderte Menge kann als Integral des angeforderten Massenstroms über den vorbestimmten Zeitraum bestimmt werden. Die eingespritzte Menge kann bestimmt werden, indem in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl der Umdrehungen der Antriebsein- richtung 130 während des Zeitraums bestimmt werden. Diese Zahl wird dann mit einem Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 während einer Umdrehung der Antriebseinrichtung 130 multipliziert. Zusätzlich können noch weitere Korrekturfaktoren berücksichtigt werden, die beispielsweise auf der Basis einer elektrischen Spannung an der Antriebseinrichtung 130, einem Druck des Harnstoffs 120 im Tank 145 oder anderen Parametern bestimmt sein können .
Eine Fehlfunktion der Einspritzanlage 115 soll dann diagnos¬ tiziert werden, wenn sich das Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 rasch ändert. Insbesondere dann, wenn sich das Fördervolumen pro Bewegungszyklus innerhalb von maximal 30 Minuten so weit ändert, dass es um wenigstens 50% ober- oder unterhalb eines lang¬ fristigen Durchschnittswerts liegt, kann die Fehlfunktion bestimmt werden. Dazu wird vorgeschlagen, das Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 bezüglich eines Bewegungszyklus der An- triebseinrichtung 130 in zwei unterschiedlich langen zurückliegenden Zeiträumen zu bestimmen. Dies entspricht einer Bildung von gleitenden Durchschnitten mit unterschiedlichen Zeitkonstanten. Der erste Zeitraum sei um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum, sodass der korrespondierende erste gleitende Durchschnitt eine längere Zeitkonstante als der korrespon¬ dierende zweite gleitende Durchschnitt hat und der erste gleitende Durchschnitt als langsam und der zweite als schnell bezeichnet werden kann. Es wird vorgeschlagen, die Fehlfunktion der Einspritzanlage 115 dann zu bestimmen, wenn sich die beiden gleitenden Durchschnitte um das vorbestimmte Maß unterscheiden.
Fig. 2 zeigt zeitliche Verläufe an der Einspritzanlage 115 von Fig. 1. Oben ist ein erster Graph einer Einspritzanlage 115 dargestellt, die im linken Bereich des Graphen fehlerfrei funktioniert und im rechten Bereich eine Fehlfunktion erleidet. Im unteren Bereich von Fig. 2 ist ein zweiter Graph mit einer Einspritzanlage 115 dargestellt, die einer schleichenden De¬ gradation unterliegt. In horizontaler Richtung ist jeweils eine Zeit angetragen. In vertikaler Richtung ist ein Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 während eines Bewegungszyklus der An¬ triebseinrichtung 130 dargestellt. Exemplarisch sind die vertikalen Achsen in Mikroliter skaliert, die dargestellten Zahlenwerte sind jedoch als rein exemplarisch zu betrachten. Ein erster Verlauf 205 zeigt ein erstes Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums und ein zweiter Verlauf 210 ein zweites Fördervolumen der Verdrän- gerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 während eines zweiten Zeitraums. Dabei ist der erste Zeitraum länger als der zweite Zeitraum. Insbesondere ist bevorzugt, dass der erste Zeitraum um ein Vielfaches länger als der zweite Zeitraum ist. Der zweite Zeitraum kann beispielsweise 30 Minuten oder weniger betragen, während der erste Zeitraum bevorzugterweise eine Stunde oder mehr, weiter bevorzugt zehn Stunden oder mehr betragen kann. Der erste Verlauf 205 kann auch als langsamer gleitender Durchschnitt und der zweite Verlauf 210 als schneller gleitender Durchschnitt beschrieben werden.
Ein oberer Schwellenwert 215 und ein unterer Schwellenwert 220 sind bezüglich des ersten Verlaufs 205 bestimmt. Die Schwel¬ lenwerte 215 und 220 können jeweils um einen vorbestimmten Bruchteil eines Werts des ersten Verlaufs 215 über bzw. unter diesem liegen. In einer Ausführungsform liegt der obere
Schwellenwert 215 um 50% über dem ersten Verlauf 205 und der untere Schwellenwert 220 um 50% unter dem ersten Verlauf 205.
Liegt der zweite Verlauf 210 über dem oberen Schwellenwert 215 oder unter dem unteren Schwellenwert 220, so kann eine Fehlfunktion der Einspritzanlage 115 bestimmt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Fehlfunktion jedoch erst dann bestimmt, wenn der betreffende Schwellenwert 215, 220 um mehr als eine vorbestimmte Zeitdauer überschritten wurde. Ein kurzzeitiges Überschreiten beispielsweise des oberen Schwel¬ lenwerts 215 zu einem Zeitpunkt tl kann daher nicht zu einer Bestimmung einer Fehlfunktion führen. Dazu kann der zweite Verlauf mittels eines Tiefpasses gefiltert werden, was in einem dritten Verlauf 225 resultiert. Erst wenn der dritte Verlauf 225 einen der Schwellenwerte 215 oder 220 überschreitet, kann die Fehlfunktion bestimmt werden. Später, im Bereich eines zweiten Zeitpunkts t2, fällt der zweite Verlauf 210 relativ rasch unter den unteren Schwellenwert 220 und es wird eine Fehlfunktion bestimmt. Diese Fehlfunktion kann beispielsweise ein Leck im hydraulischen Teil der Einspritz- anläge 115 betreffen. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform wird der erste Verlauf 205 beibehalten, nachdem der Fehlerfall eingetreten ist, wobei auch die Schwellenwerte 215 und 220 beibehalten werden. Anders ausgedrückt werden im Fehlerfall keine neuen Werte des Fördervolumens der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 mehr für die Bestimmung des ersten gleitenden Durchschnitts verwendet, sodass und der letzte bekannte Wert des ersten Verlaufs 205 eingefroren wird . Die gesammelten Daten, die über längere Zeit in den ersten Verlauf 205 eingeflossen sein können, können so vor einer Verfälschung aufgrund der Fehlfunktion geschützt werden. Die Sammlung neuer Daten für den ersten Verlauf 205 kann wieder aktiviert werden, wenn die Einspritzanlage 115 in Stand gesetzt worden ist.
Im unteren Bereich von Fig. 2 ist eine langsame Degradation der Einspritzanlage 115 dargestellt. Beispielsweise kann eine Kolbendichtigkeit der Verdrängerpumpe 125 aufgrund von Ver¬ schleiß im Lauf der Zeit langsam abnehmen. Es ist zu sehen, wie beide Verläufe 205 und 210 relativ langsam absinken, wobei sie im Wesentlichen während der gesamten Zeit zwischen den
Schwellenwerten 215 und 220 bleiben. Eine Fehlfunktion wird aufgrund der schleichenden Veränderung nicht bestimmt. In beiden Darstellungen von Fig. 2 ist jeweils ein breiter gebogener Pfeil dargestellt, während die Werte der Verläufe unterbrochen sind. Dadurch soll angezeigt werden, dass Parameter zur Bestimmung gleitender Durchschnitte bevorzugterweise in einem nichtflüchtigen Speicher abgespeichert werden, wenn die Benutzung der Einspritzanlage 115 unterbrochen wird, etwa während ein Kraftfahrzeug mit dem Einspritzsystem 115 abgestellt wird. Insbesondere Werte zur Bestimmung des ersten gleitenden Durchschnitts sollten auf diese Weise von Verfall geschützt werden .
Um das Verfahren erstmalig zu beginnen, liegen noch keine historischen Werte zum Fördervolumen der Verdrängerpumpe 125 pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung 130 vor. Es ist daher bevorzugt, ein erstes Anlernen des Verfahrens unter kontrol¬ lierten Betriebsbedingungen, beispielsweise im Rahmen eines Abnahmetests des Kraftfahrzeugs, durchzuführen. Die erste Anlernzeit kann im Bereich von wenigen Minuten bis ca. einer halben Stunde liegen.
Bezugs zeichenliste
100 Abgassystem
105 Abgastrakt
110 SCR-Katalysator
115 Einspritzanlage
120 Harnstoff
125 Verdrängerpumpe
130 Antriebseinrichtung
135 Steuereinrichtung
140 Ventil
145 Tank
150 Schnittstelle
155 Drucksensor
160 Sensor
205 erstes Fördervolumen pro Bewegungszyklus bzgl. erstem
Zeitraum
210 zweites Fördervolumen pro Bewegungszyklus bzgl.
zweitem Zeitraum
215 oberer Schwellenwert
220 unterer Schwellenwert
225 dritter Verlauf: tiefpassgefilterter zweiter Verlauf
210

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Bestimmen einer Fehlfunktion einer Ein- spritzanlage (115) zum Einspritzen eines flüssigen Mediums (120) in eine Abgasanlage (100), wobei die Einspritzanlage (115) folgendes umfasst:
eine Verdrängerpumpe (125) zur Förderung des Mediums (120) ;
eine Antriebseinrichtung (130) für die Verdrängerpumpe (125) ;
eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung der Antriebseinrichtung (130) in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums (120) und
ein Ventil (140) zum Einspritzen des geförderten Mediums (120) in die Abgasanlage (100) in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen,
wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst:
Bestimmen eines ersten Fördervolumens (205) der
Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der An¬ triebseinrichtung (130) bezüglich eines ersten zurückliegenden Zeitraums;
Bestimmen eines zweiten Fördervolumens (210) der
Verdrängerpumpe (125) pro Bewegungszyklus der An¬ triebseinrichtung (130) bezüglich eines zweiten zurückliegenden Zeitraums;
wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist;
Bestimmen der Fehlfunktion, falls sich das zweite Fördervolumen (210) um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen (205) unterscheidet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Zeitraum
höchstens 30 Minuten und der Bruchteil höchstens 50% des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bestimmung des ersten Fördervolumens pro Bewegungszyklus bezüglich Pa¬ rametern aus mehreren aufeinander folgenden Benutzungen der Einspritzanlage (115) erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Basis des ersten Fördervolumens (205) pro Bewegungs¬ zyklus ein oberer (215) und/oder ein unterer Schwellenwert (220) gebildet werden und die Fehlfunktion bestimmt wird, wenn das zweite Fördervolumen pro Bewegungszyklus über dem oberen (215) bzw. unter dem unteren Schwellenwert (220) liegt .
5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Fehlfunktion erst bestimmt wird, wenn der Schwellenwert (215, 220) länger als eine vorbestimmte Zeit überschritten ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Schwellenwerte (215, 220) unverändert gehalten werden, wenn die Fehlfunktion bestimmt wurde.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das erste Fördervolumen (205) pro Bewegungszyklus auf der Basis eines Durchschnitts über mehrere Werte des zweiten För¬ dervolumens (220) pro Bewegungszyklus bestimmt wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei nach einer vorübergehenden Benutzungsunterbrechung der Ein- spritzanlage (115) der erste Zeitraum ausgesetzt wird, um eine Entlüftung der Einspritzanlage (115) zu ermöglichen.
9. Computerprogrammprodukt mit Programmcodemitteln zur
Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Verarbeitungseinrichtung (150) abläuft oder auf einem computerlesbaren Datenträger abgespeichert ist.
10. Einspritzanlage (115) zum Einspritzen eines flüssigen
Mediums (120) in eine Abgasanlage (100), wobei die Ein- spritzanlage (115) folgendes umfasst: eine Verdrängerpumpe (125) zur Förderung des Mediums (120) ;
eine Antriebseinrichtung für die Verdrängerpumpe (125); eine Steuereinrichtung (135) zur Steuerung der An- triebseinrichtung (130) in Abhängigkeit eines Drucks des geförderten Mediums (120);
ein Ventil (140) zum Einspritzen des geförderten Mediums (120) in die Abgasanlage (100) in Abhängigkeit einer Anforderung zum Einspritzen und
- eine Steuereinrichtung (135) zur Bestimmung eines ersten und eines zweiten Fördervolumens pro Bewegungszyklus der Antriebseinrichtung (130) bezüglich eines ersten bzw. eines zweiten zurückliegenden Zeitraums,
wobei der erste Zeitraum um ein Mehrfaches länger als der zweite Zeitraum ist,
wobei die Steuereinrichtung (135) ferner dazu einge¬ richtet ist, eine Fehlfunktion der Einspritzanlage (115) zu bestimmen, falls sich das zweite Fördervolumen um wenigstens einen vorbestimmten Bruchteil vom ersten Fördervolumen unterscheidet.
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