WO2018065199A1 - Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines drucksensors in einem hydraulischen system eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur überwachung eines drucksensors in einem hydraulischen system eines kraftfahrzeugs Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to a method and a device for monitoring a pressure sensor in a hydraulic system
  • DE 10 2014 210 877 A1 describes a method for monitoring the operation of an injection system for injecting a liquid medium into the exhaust system of an internal combustion engine, wherein a deviation of a delivery volume per time can be established. It is an object of the invention to monitor a
  • the invention relates to a method and a device for monitoring a pressure sensor in a hydraulic system
  • a valve of a pressure accumulator in the hydraulic system is actuated. Further, a behavior having the valve in response to the driving is determined, and from the specific behavior of the valve, a time lag of the valve is determined. Furthermore, a measured value of the pressure sensor is determined. The determined time offset is compared with the determined measured value, and the measured value is plausibility-checked on the basis of the comparison.
  • an apparatus for monitoring a pressure sensor in a hydraulic system of a motor vehicle has a valve, a pressure accumulator, and a control unit.
  • the pressure sensor and the valve are both connected to the pressure accumulator, whereby the pressure accumulator can be subjected to a systemic pressure.
  • the control unit is connected to the pressure sensor and to the valve and is to be ⁇ aimed to determine a sensitive to the instantaneous system pressure performance of the valve.
  • the control unit is set up to determine a time delay or time offset of the valve from the specific behavior and to plausibilize an associated measured value of the pressure sensor on the basis of a comparison of the determined time offset and the measured value.
  • a behavior of a valve that is dependent on a pressure currently applied to the valve can be exploited such that both the function and an output pressure of a pressure sensor in a vehicle hydraulic system are reliable and reliable simple way can be made plausible.
  • this is made possible, in particular, by considering a time offset of a valve that can be related to the reading of the pressure sensor.
  • valve behavior according to the method is not limited to a certain type in particular because of the individual function ⁇ ongar the valve, but rather may reflect any suitable, measurable in response to the valve control, pressure-dependent Ventilcharakte ⁇ rumbling.
  • a relationship between the pressure on the valve and the pressure on the pressure sensor existing relationship can be exploited, which may result in particular from the special design of the hydraulic system.
  • the pressure at the pressure sensor may correspond to the pressure at the valve, or the pressure values may be linked by a scaling factor or other relationship.
  • valve comprises a conditional external forces reaction time, which can, in particular, from a a ⁇ side acting on the valve pressure, such as a current pressure from the connection side of a hydraulic line ago. Thanks to the aspects of the invention can thus provide an additional source of information to derive a statement about the valve
  • Pressure sensor can be used, in particular a can be exploited by the systemic, acting on the valve forces inertia in the valve behavior. For example, a current delay of movement of a component of the valve, or an effect of the movement, may be observed or measured. In particular, this delay may take some time until the Position of a balance of forces in the controlled valve related.
  • the pressure sensor can be better checked and monitored compared to the prior art. In addition, by looking at the
  • the determination of the time offset may also include determining that the time offset within a predetermined time frame is not observed or exceeds a predetermined time frame.
  • determining the behavior comprises determining a time profile of an electrical measured variable of the valve.
  • the time offset can be determined from the specific time profile.
  • the valve may be designed as a solenoid valve, wherein the drive leads to a movement of a magnet armature of the valve.
  • the driving may include outputting an opening signal for opening the valve, wherein the determined time offset may relate to a time difference between a beginning of an opening movement of the valve and a start of the driving.
  • This embodiment is advantageous in direct-operated valves that open by driving an electromagnet.
  • the time delay or time offset can be based on this a course of a current flowing through the field coil current compared to the course of a drive signal or an impressed on the excitation coil driving voltage can be detected.
  • the invention is not limited to directly controlled valves. According to other embodiments, for example, a pressure-controlled valve may be used. The invention is not limited to solenoid valves. For example, an application to piezoelectric valves is conceivable according to other embodiments.
  • a probe for detection of the valve behavior in particular a motion ⁇ probe suitable type.
  • a valve in particular a metering valve or injection valve, can also be used as a type of redundant pressure gauge in order to monitor the actual pressure sensor.
  • the valve can be controlled for a certain predefined period of time.
  • the activation duration can be selected in a suitable manner be that the valve is initially actuated by the control ⁇ reliably, in particular opens.
  • the time duration can be selected as short as possible at the same time. The control and the subsequent evaluation can thus be repeated in a precisely defined manner several times, in particular at different times, so that a further increase in the accuracy in determining the valve behavior and the time offset can be achieved.
  • the aspects of the invention in an SCR system for metering additive, in particular urea are applied to the exhaust system of an internal combustion engine, the valve being an injector of the SCR system designed as a solenoid valve.
  • the valve actuated according to the method can be a metering valve or an injector of the SCR system.
  • the invention is not limited to an SCR system of the vehicle. According to another aspect of the invention is also a
  • Motor vehicle provided with an internal combustion engine and an SCR system for metering additive in the exhaust system of the internal combustion engine, wherein the SCR system a
  • Pressure accumulator for the additive and connected thereto has a pressure sensor and an injection valve. Further, the SRC system is provided with a control unit which is so connected to the SCR system and is arranged such that the inventive method can be performed.
  • the invention can also be used in conjunction with multiple valves and / or with multiple pressure sensors that can be monitored and plausibilized.
  • aspects of the invention may be particularly advantageously applied in combination with an ambient pressure sensor of the vehicle.
  • the ambient pressure sensor in addition to the measurement of the pressure sensor to be monitored another
  • the ambient pressure sensor can For example, be connected to a central control unit (ECU) of the vehicle or be arranged in or at the central control unit.
  • ECU central control unit
  • a pressure difference can be determined.
  • an offset of the controlled valve can be adjusted or made plausible.
  • valve time delay or time delay can be further optimized, and the components of the hydraulic system can be more precisely matched to one another.
  • the system upon detection of a fault, the system is placed in a safe state and, for example, turned off. Alternatively or additionally, the error can be communicated to the driver or displayed.
  • a pressure equalization between the accumulator and an environment of the hydraulic system can be performed.
  • an error can be detected if the time offset after performing the pressure equalization is greater than a first predetermined threshold or if the time offset after performing the pressure equalization is not measurable.
  • the valve which is used to monitor the pressure sensor can be checked for its functional capability in a particularly simple manner.
  • the pressure accumulator can be filled in a plurality of predefined drive sections. In each case, a predetermined amount of fluid can be introduced into the pressure accumulator in each control section. Further, at least the steps of driving the pressure sensor, determining a behavior of the controlled valve, determining the time offset of the controlled valve, and determining the measured value of the pressure sensor may be performed for each of the driving sections.
  • the characteristic curve of the pressure sensor can be reliably determined and adapted and the pressure sensor can thus be monitored even more accurately and made plausible.
  • At least one control section is preferred
  • Measurement value of the pressure sensor and an associated time offset of the controlled valve determined and stored.
  • a profile of the measured values of the pressure sensor, which were respectively determined during the activation section, can be made plausible on the basis of the associated time offsets of the actuated valve.
  • a pressure sensor gradient or a gradient or an individual amplification factor of the pressure sensor characteristic curve can be easily determined or made plausible.
  • a pressure gradient can be determined in each case from a current and a previous measured value of the pressure sensor in a respective control section.
  • the system pressure is monitored using the time determined in the control sections measured values of the pressure sensor during a filling of the pressure accumulator, wherein the filling of the accumulator is terminated, when the pressure in the accumulator exceeds a third predefined pressure threshold and pressure ⁇ gradient exceeds a fourth predetermined threshold.
  • an error can be detected and output when a predefined number of drive sections for filling the pressure accumulator is exceeded.
  • the aspects of the invention advantageously take account of a circumstance existing in the prior art, according to which a direct diagnosis of a pressure sensor amplification error is not possible without additional sensor technology.
  • Fig. 1 is a schematic representation of an SCR system for
  • Fig. 2 is an enlarged view of the metering valve of
  • FIG. 3 shows diagrams of the time profile of a needle position of the metering valve, a coil current, and a drive signal for actuating the metering valve from FIG. 1 and FIG. 2,
  • FIG. Fig. 4 shows diagrams of a temporal waveform of a coil current for ⁇ various exemplary pressure readings, according to an embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a diagram of exemplary values of the particular time offsets according to the method, plotted against the respective associated pressure measurement value, according to an embodiment of the invention
  • FIG. 7 shows steps of offset diagnosis of a pressure sensor in an SCR system, according to one embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows steps of line filling and pressure build-up in an SCR system, according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of components of an injection system or an SCR system 100 for metering additive, here: urea 101 in the exhaust system or the exhaust gas train 102 of an internal combustion engine (not shown), according to one embodiment of the invention ,
  • the SCR system 100 has a hydraulic part or a hydraulic system 103 with a tank 104 for storing the urea liquid 101.
  • the tank 104 is connected via a pump 106 to a line 107 acting as an accumulator.
  • the pump 106 is connected to a drive motor 113 and can be operated in both directions.
  • To the line 107 is a Valve 108 for metering the Ureafordkeit 101 connected into the gas line from ⁇ 102nd In the exhaust gas line 102, an SCR catalytic converter 105 is arranged downstream of the valve 108 in order to carry out a reduction of harmful nitrogen oxides in the exhaust gas flow 109.
  • the valve 108 is designed here as a coil-driven injector or as a solenoid valve and can be controlled to open by applying an excitation voltage U at. By removing the voltage U at the valve 108 can be closed.
  • the valve 108 is connected to an ammeter 110 for measuring a current Is pu ie through the exciter coil of the valve 108.
  • a pressure sensor 111 is further connected as a system pressure sensor of the hydraulic system 103 for measuring the line pressure.
  • the hyd ⁇ raulische system 103 further includes a controller 112 which is connected to the drive motor 113 of the pump 106, and with the pressure sensor 111, the valve 108, and the ammeter 110th Furthermore, in the overall system, here: a vehicle, a central control unit (ECU) 114 and an ambient pressure sensor 115 are arranged ⁇ .
  • the central control unit 114 and the controller 112 are connected ver ⁇ connected via a communication interface 116th
  • the hydraulic system 103 has a dedicated controller 112, according to a variant of the embodiment, it is also conceivable to actuate and read out the hydraulic system 103 directly by the central controller 114.
  • the hydraulic system 103 has the task of metering a predetermined amount of the additive or the Ureaamkeit 101 in the Ab ⁇ gas plant 102nd Subsequently, the urea liquid 101 is used for the reduction of harmful nitrogen oxides in the downstream SCR catalyst 105 in order to comply with the legally prescribed emission limit values.
  • the hydraulic system 103 or the line 107 and the pump space emptied during the previous system stop is filled with additive 101, and a constant system pressure P is regulated.
  • the pressure P L in the line 107 is detected by means of the pressure sensor 111 and the pump 106 in a closed loop as required ange- controls, so that during the venting process with open dosing valve 108, the air can escape from the line 107 and adjusts the desired Sys ⁇ temyak when the dosing valve 108 is closed.
  • the abbreviation P L can refer to the line pressure per se, ie the actual line pressure, or to the respective indicated measured value of the pressure sensor 111. While the do ⁇ tion, the continuously operated pressure control ensure a constant system pressure P.
  • the system pressure sensor 111 typically uses an indirect capacitive or piezoresistive measurement technique.
  • using the characteristic of the pressure from a measured voltage value U chipboard is sen sor measured determined.
  • the characteristic curve of the pressure sensor 111 is defined by an individual amplification factor a and an offset value b:
  • the hydraulic system is shown for simplicity sake leak-free 103, but in the case of an SCR system 100 whose effect can be taken into account in the diagnosis of the pressure sensor, in particular in the characteristic with ⁇ with leakage.
  • the offset value b, and the amplification factor a is approximately influences aging and subjected to component tolerances and therefore have to plausibility during operation and, where appropriate, ⁇ be corrected. Both magnitudes of the characteristic, ie the gain a and the offset value b, it is necessary to monitor during operation of the system 103 to ensure the correct operation of the sensor.
  • a pressure equalization with the environment is initially established at system startup and empty hydraulic system 103 by opening the injection valve 108. Subsequently The pressure measurement value P L is compared with the measured value P 0 of the ambient pressure sensor 115 present in the vehicle.
  • the ambient pressure sensor 115 is generally not arranged in the hydraulic system 103 but, for example, in the central control unit 114
  • Reinforcement factor a of the line pressure sensor 111 is not possible without the use of another sensor in the hydraulic system, the valve 108 is used for this purpose.
  • the measured value P L of the pressure sensor 111 must be checked for plausibility during operation since the system pressure has a direct influence on the amount of reducing agent or urea liquid injected into the exhaust tract by the injector 108 and thus on the exhaust gas values of the system.
  • FIGS. 2 and 3 describe the physical relationships at the metering valve 108 according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the metering valve 108 of the SCR system from FIG. 1 and an overview of the forces acting on the valve needle 201 of the metering valve 108.
  • the metering valve is configured 108 as spulenbe ⁇ exaggerated injector 108.
  • the valve 108 has a spring-loaded valve needle 201, which closes the injection opening 204 of the valve 108 in the non-activated state.
  • the control is effected in particular by impressing a drive signal S ans t / by the Er ⁇ control voltage U at is applied to the excitation coil 202.
  • both the force F spring of the spring 203 and the resulting due to the system pressure P force F pressure acts in
  • the voltage U at is applied to the coil 202 of the valve 108.
  • This voltage Ubat causes a current flow Is pu ie through the coil 202, which in turn exerts a force F Mag net due to the building up magnetic field on the valve needle 201 by the Ven ⁇ tilnadel 201 represents the armature of the coil 202.
  • This force Fnagnet acts in the direction of opening.
  • the valve needle 201 If the magnetic force F Mag net exceeds the sum of spring force F spring and pressure force F pressure , the valve needle 201 is accelerated in the direction of opening and releases the injection opening 204 or valve opening 204. To close the valve, the drive voltage Ubat is turned off, whereupon the current flow Ispuie is interrupted by the coil 202 and the magnetic field degrades, so that the valve needle 201 closes the valve opening 204.
  • FIG. 3 shows diagrams of an exemplary time profile of the drive signal S ans for driving the metering valve 108, a resulting, changing time
  • the movement of the valve needle 201 has direct influence on the opening operation of the system of the inductance coil 202 and valve needle 201, and thereby on the current flowing through the coil 202 current I Spu i e.
  • the change of the coil current Is pu ie thus correlates directly with the movement of the valve needle 201.
  • the time ti the change of the coil current Is pu ie due to the needle movement relative to the start time to the control starts, is a direct measure of the valve needle 201th applied system pressure or line pressure P L.
  • the plausibility of the measured pressure P L in the pressure accumulator 107 takes place with the aid of the correlation of the valve opening time ti to the pressure P L in the pressure accumulator 107. This will be illustrated below with reference to FIG. 4 for different Lei ⁇ tion pressures P L.
  • FIG. 4 shows diagrams of the time profile of the Spu ⁇ lenstroms Ispuie (A) for different line pressures PL.
  • FIG. 5 shows a diagram of the specific opening time delay ti n ⁇ to via the pressure P (bar). As can be seen from FIG. 5, there is a linear relationship according to the embodiment shown here.
  • FIG. 6 shows steps of a method for monitoring a pressure sensor 111 in a hydraulic system 103 of a motor vehicle, according to an embodiment of the invention.
  • a step S601 the valve 108 of the pressure accumulator 107 is actuated in a hydraulic system 100 of the motor vehicle.
  • a determination is made of the behavior of the controlled valve 108 in response to the control.
  • a determination of a time offset dt of the driven valve 108 is made from the determined behavior.
  • a measured value P L of the pressure sensor 111 is determined.
  • the time offset dt of the valve 108 is compared with the determined measured value P L.
  • a plausibility check of the measured value P L takes place on the basis of the comparison carried out.
  • FIGS. 7 and 8 show the individual steps of the method for checking the line pressure sensor 111 during the filling and pressurizing operation of a hydraulic SCR system 100, according to an embodiment of the invention.
  • the components cited in the following description are further designated with the reference numerals introduced in FIG.
  • FIG. 7 shows steps of offset diagnosis of a pressure sensor 111 in an SCR system 100.
  • step S701 an SCR line filling and a pressure build-up is requested in step S701, in particular via the interface 116, whereupon the controller 112 controls the hydraulic part 103 of the system 100 in accordance with the method.
  • step S701 a pressure equalization of the unfilled hydraulic Systems 103 made with the environment, as described in more detail below.
  • the SCR system 100 is emptied by default after each system stop to prevent damage by ice pressure during a freeze operation.
  • System fill is requested at each start of system 100. This ensures that the diagnosis has already been carried out prior to the metering of additive 101 and a potential error can be detected.
  • step S702 the injector, ie, the valve 108 is driven to open. Then, in step S703, a behavior of the controlled valve 108 is determined by determining an injector current waveform, ie, a waveform of the coil current Is pu e . In step S704, a time offset ti - to of the driven valve 108 is determined from consideration of the injector flow history.
  • step S705 pressure equalization between the pressure memory, i. the line 107 and an environment of the hydraulic system 103 is performed by waiting until the line pressure / ambient pressure is balanced.
  • step S710 the valve 108 is driven to close.
  • step S711 it is checked whether the pressure difference dP is smaller than a second predetermined pressure threshold th2. If this is not the case, an error is detected or output in step S712, which says that the offset b of the line pressure is too large, and it is a corresponding replacement reaction ver ⁇ causes.
  • the offset value b can be adjusted according to the determined pressure difference dP in step S713 and started with the line filling in step S714.
  • the further steps for line filling are described in more detail below with reference to FIG. 7.
  • Fig. 8 shows steps for line filling and for
  • the air is successively displaced from the pressure line 107 by the pump delivery of additive 101 and become the measured values P L determined for the plausibility of the pressure sensor amplification factor a.
  • the Lei ⁇ tung pressure P L (1) is measured.
  • the iteration of the loop S803 to S809, with S810, corresponds to the execution of a number of drive sections, with each pass of the loop corresponding to a drive section to which the basic steps of FIG. 6 can be applied.
  • the iterative filling / venting cycles in steps S803 to S809 cause the air to escape from the system 103, thereby increasing the rigidity of the system 103. Accordingly, a subsequent Pumpenage- cycle, each of which promotes a pressure-independent amount of additive in the line, leading to a pressure increase.
  • the height of the pressure thus, the calculated pressure gradient gradP L is an indicator of the residual air content in the line 107. If a calibratable threshold of pressure and pressure increase in the previous iteration cycle is exceeded, after step S810 the venting of the line 107 is successfully completed, and the method goes to step S811.
  • steps S812 to S813 the plausibility of the recorded during the pipe venting pressure takes place sensor readings by comparing the measured values of pressure and the opening delay of the valve 108.
  • a Festge ⁇ presented implausible behavior is in steps S814 and S815, the recognition of a corresponding error and the execution / initiation of replacement reactions.
  • step S820 it is checked whether the pressure P t exceeds an applicable threshold th7. If this is the case within a predetermined number of pump strokes, the pressure build-up in steps S817 to S820 was successful, and the process is completed in step S822.
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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs Es wird Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs offenbart, mit den Schritten: Ansteuern (S601) eines Ventils eines Druckspeichers in dem hydraulischen System, Bestimmen (S602) eines Verhaltens des angesteuerten Ventils auf die Ansteuerung hin, Bestimmen (S603) eines Zeitversatzes des angesteuerten Ventils aus dem bestimmten Verhalten, Bestimmen (S604) eines Messwerts des Drucksensors, Vergleichen (S605) des Zeitversatzes des Ventils mit dem bestimmten Messwert, und Plausibilisieren (S606) des Messwerts anhand des Vergleichs. Ferner wird ein dazugehöriges System zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs
Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines
Kraftfahrzeugs beschrieben. Ferner wird ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor beschrieben, das ein SCR-System („selektive katalytische Reduktion", Englisch: „selective catalytic re- duction") zur Dosierung von Additiv in die Abgasanlage des Verbrennungsmotors aufweist.
SCR-Systeme zur Durchführung einer selektiven katalytischen Reduktion zur Abgasnachbehandlung in der Abgasanlage eines
Kraftfahrzeugs mit Verbrennungsmotor sind bekannt. Dabei wird durch Einspritzen von Additiv in Form einer wässrigen Lösung von Harnstoff bzw. Urea stromaufwärts eines Katalysators eine chemische Reaktion ausgelöst, die den Stickstoff im Abgas des Verbrennungsmotors reduziert. Zur Sicherstellung der ord¬ nungsgemäßen Funktion des SCR-Systems ist es wünschenswert, eine fehlerhafte Komponente des Systems im Fahrzyklus hinreichend schnell zu erkennen und zu identifizieren. So wird nach aktueller Gesetzgebung eine Überwachung der abgasrelevanten Systemkom- ponenten während des Systembetriebes vorgeschrieben. Dabei muss sowohl eine Manipulation der Komponenten als auch eine Fehlfunktion erkannt werden.
In der DE 10 2014 210 877 AI wird ein Verfahren zur Funkti- onsüberwachung einer Einspritzanlage zum Einspritzen eines flüssigen Mediums in die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors beschrieben, wobei eine Abweichung eines Fördervolumens pro Zeit festgestellt werden kann. Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Überwachung eines
SCR-Systems im Vergleich zum Stand der Technik zu verbessern und dabei eine effektive Möglichkeit zur Plausibilisierung eines Drucksensors in einem SCR-System bereitzustellen. Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines
Kraftfahrzeugs nach den unabhängigen Ansprüchen 1 und 12 be- reitgestellt. Ferner wird ein Kraftfahrzeug mit einem Ver¬ brennungsmotor und einem SCR-System zur Dosierung von Additiv in die Abgasanlage des Verbrennungsmotors nach dem Anspruch 14 beschrieben . Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Nach einem Aspekt der Erfindung wird bei einem Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs ein Ventil eines Druckspeichers in dem hydraulischen System angesteuert. Ferner wird ein Verhalten, das das Ventil in Antwort auf die Ansteuerung aufweist, bestimmt, und aus dem bestimmten Verhalten des Ventils wird ein Zeitverzug bzw. Zeitversatz des Ventils bestimmt. Ferner wird ein Messwert des Drucksensors bestimmt. Der bestimmte Zeitversatz wird mit dem bestimmten Messwert verglichen, und der Messwert wird anhand des Vergleichs plausibilisiert .
Nach einem anderen Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs bereitgestellt. Dabei weist die Vorrichtung ein Ventil, einen Druckspeicher, und eine Steuerungseinheit auf. Der Drucksensor und das Ventil sind beide an den Druckspeicher angeschlossen, wobei der Druckspeicher systembedingt mit einem Druck beaufschlagt werden kann. Die Steuerungseinheit ist mit dem Drucksensor und mit dem Ventil verbunden und ist dazu einge¬ richtet, ein auf den momentanen Systemdruck sensibles Verhalten des Ventils zu bestimmen. Dabei ist die Steuerungseinheit dazu eingerichtet, einen Zeitverzug bzw. Zeitversatz des Ventils aus dem bestimmten Verhalten zu bestimmen und einen dazugehörigen Messwert des Drucksensors anhand eines Vergleichs des bestimmten Zeitversatzes und des Messwerts zu plausibilisieren . Aufgrund den Aspekten der Erfindung kann auf vorteilhafte Weise ein Verhalten eines Ventils, das von einem momentan auf das Ventil einwirkenden Druck abhängig ist, derart ausgenutzt werden, dass sowohl die Funktion als auch ein ausgegebener Druckwert eines Drucksensors in einem hydraulischen System eines Fahrzeugs auf zuverlässige und einfache Weise plausibilisiert werden kann. Dies wird, kurz gesagt, insbesondere dadurch ermöglicht, dass ein Zeitversatz eines Ventils betrachtet wird, der mit dem Messwert des Drucksensors in Beziehung gesetzt werden kann.
Dabei ist das insbesondere aufgrund der jeweiligen Funkti¬ onsweise des Ventils ausgewählte betrachtete Ventilverhalten verfahrensgemäß nicht auf eine bestimmte Art beschränkt, sondern kann vielmehr eine beliebige geeignete, in Antwort auf die Ventilansteuerung messbare, druckabhängige Ventilcharakte¬ ristik widerspiegeln. So kann eine zwischen dem Druck auf das Ventil und dem Druck auf den Drucksensor vorhandene Beziehung ausgenutzt werden, die sich insbesondere aus der speziellen Ausgestaltung des hydraulischen Systems ergeben kann. Bei- spielsweise kann der Druck am Drucksensor dem Druck am Ventil entsprechen, oder die Druckwerte können über einen Skalierungsfaktor oder eine andere Beziehung miteinander verknüpft sein. Es kann insbesondere ein Umstand vorteilhaft ausgenutzt werden, dass das Ventil eine von äußeren Kräften bedingte Reaktionszeit aufweist, die sich insbesondere aus einem ein¬ seitig auf das Ventil einwirkenden Druck, wie beispielsweise einem momentanen Druck von der Anschlussseite einer hydraulischen Leitung her, ergeben kann. Dank den Aspekten der Erfindung kann somit eine zusätzliche Informationsquelle zum Herleiten einer Aussage über den
Drucksensor herangezogen werden, wobei insbesondere eine durch die systembedingten, auf das Ventil einwirkenden Kräfte abhängige Trägheit im Ventilverhalten ausgenutzt werden kann. So kann beispielsweise eine aktuell vorliegende Verzögerung einer Bewegung einer Komponente des Ventils, oder eine Auswirkung der Bewegung, beobachtet oder gemessen werden. Diese Verzögerung kann insbesondere mit einer erforderlichen Zeit bis zur Her- Stellung eines Kräfteausgleichs in dem angesteuerten Ventil zusammenhängen .
Aufgrund den Aspekten der Erfindung kann im Vergleich zum Stand der Technik der Drucksensor besser überprüft und überwacht werden. Darüber hinaus kann durch eine Betrachtung des
Drucksensors oder anderer Komponenten des hydraulischen Systems in Verbindung mit der oben genannten Bestimmung des Ventilverhaltens und des zugehörigen Zeitversatzes des Ventils eine genauere Aussage auch über die Funktion des Ventils getroffen werden. So kann zur Ermittlung einer Fehlfunktion des Ventils oder des hydraulischen Systems das Bestimmen des Zeitversatzes auch ein Bestimmen aufweisen, dass der Zeitversatz innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens nicht zu beobachten ist oder einen vorgegebenen Zeitrahmen überschreitet.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist das Bestimmen des Verhaltens ein Bestimmen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Messgröße des Ventils auf. Dabei kann der Zeit- versatz aus dem bestimmten zeitlichen Verlauf bestimmt werden.
Auf diese Weise können besonders vorteilhaft direkt messbare elektrische Charakteristiken des Ventils ausgenutzt werden, die sich aufgrund beweglicher Teile des Ventils ergeben.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann das Ventil als Magnetventil ausgestaltet sein, wobei die Ansteuerung zu einer Bewegung eines Magnetankers des Ventils führt. Nach einer Ausführungsform kann das Ansteuern ein Ausgeben eines Öffnungssignals zum Öffnen des Ventils aufweisen, wobei der bestimmte Zeitversatz sich auf einen zeitlichen Unterschied zwischen einem Beginn einer Öffnungsbewegung des Ventils und einem Beginn der Ansteuerung beziehen kann.
Diese Ausführungsform ist vorteilhaft bei direktgesteuerten Ventilen, die durch Ansteuern eines Elektromagneten öffnen. Beispielsweise kann dabei der Zeitverzug bzw. Zeitversatz anhand eines Verlaufs eines durch die Erregerspule fließenden Stroms im Vergleich zum Verlauf eines Ansteuerungssignals bzw. einer an der Erregerspule aufgeprägten Ansteuerungsspannung detektiert werden .
Die Erfindung ist jedoch nicht auf direktgesteuerte Ventile beschränkt. Nach anderen Ausführungsformen kann beispielsweise auch ein druckgesteuertes Ventil verwendet werden. Die Erfindung ist auch nicht auf Magnetventile beschränkt. Beispielsweise ist nach anderen Ausführungsformen auch eine Anwendung auf piezoelektrische Ventile denkbar.
Ferner kann, je nach Ventilbauart und Ausgestaltung des hydraulischen Systems oder der Ansteuerung des Systems auch ein druckabhängiges Schließverhalten gemessen werden.
Die Verwendung eines zeitlichen Verlaufs eines Stroms durch die Errgerspule ermöglicht eine besonders einfache Implementierung des Verfahrens, insbesondere da eine bereits vorhandene Ven- tilansteuerungskomponente für die Bestimmung des Zeitversatzes verwendet werden kann. Dadurch kann eine besonders hohe Ge¬ nauigkeit des Verfahrens erreicht werden.
Nach anderen Ausführungsformen ist auch denkbar, eine Sonde zur Detektion des Ventilverhaltens, insbesondere eine Bewegungs¬ sonde geeigneten Typs, zu verbauen. Alternativ oder zusätzlich ist somit auch denkbar, andere, beispielsweise optische, De- tektionsverfahren zur Bestimmung des Ventilverhaltens und des Zeitversatzes einzusetzen.
Anschaulich bzw. zusammenfassend gesagt kann nach den Aspekten der Erfindung ein Ventil, insbesondere ein Dosierventil oder Injektionsventil, auch als eine Art redundanter Druckmesser verwendet werden, um den eigentlichen Drucksensor zu überwachen.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung kann das Ventil für eine bestimmte vordefinierte Zeitdauer angesteuert werden. Die Ansteuerungsdauer kann dabei auf geeignete Weise derart gewählt werden, dass das Ventil durch die Ansteuerung zunächst zu¬ verlässig betätigt wird, insbesondere öffnet. Ferner kann die Zeitdauer gleichzeitig möglichst kurz gewählt werden. Die Ansteuerung und die darauffolgende Auswertung kann somit auf genau definierte Weise mehrmals insbesondere zu verschiedenen Zeitpunkten wiederholt werden, so dass eine weitere Erhöhung der Genauigkeit bei der Bestimmung des Ventilverhaltens und des Zeitversatzes erzielt werden kann.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden die Aspekte der Erfindung in einem SCR-System zur Dosierung von Additiv, insbesondere von Urea, in die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors angewandt, wobei das Ventil ein als Mag- netventil ausgeführter Injektor des SCR-Systems ist. Dabei kann das verfahrensgemäß angesteuerte Ventil ein Dosierventil oder ein Injektor des SCR-Systems sein. Jedoch ist die Erfindung nicht auf ein SCR-System des Fahrzeugs beschränkt. Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein
Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem SCR-System zur Dosierung von Additiv in die Abgasanlage des Verbrennungsmotors bereitgestellt, wobei das SCR-System einen
Druckspeicher für das Additiv und daran angeschlossen einen Drucksensor und ein Injektionsventil aufweist. Ferner ist das SRC-System mit einer Steuerungseinheit versehen, die derart mit dem SCR-System verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Die Erfindung kann auch in Verbindung mit mehreren Ventilen und/oder mit mehreren Drucksensoren angewandt werden, die überwacht und plausibilisiert werden können.
Ferner können die Aspekte der Erfindung besonders vorteilhaft in Kombination mit einem Umgebungsdrucksensor des Fahrzeugs angewandt werden. Dabei kann der Umgebungsdrucksensor neben der Messung des zu überwachenden Drucksensors eine weitere
Druckmessung liefern. Der Umgebungsdrucksensor kann bei- spielsweise mit einem zentralen Steuergerät (ECU) des Fahrzeugs verbunden sein bzw. in oder bei dem zentralen Steuergerät angeordnet sein. Dabei kann basierend auf den bestimmten Messwert des Drucksensors und einen Messwert des Umgebungsdrucksensors eine Druckdifferenz ermittelt werden. Ferner kann anhand der ermittelten Druckdifferenz ein Offset des angesteuerten Ventils angepasst oder plausibilisiert werden.
Diese Merkmale können vorteilhaft dazu verwendet werden, eine aktuelle Kennlinie des Ventils bestimmen oder zu verifizieren oder ein Auswertungsverfahren der Ventilsignale gegebenenfalls anzupassen. Anschaulich gesagt kann bei einer solchen Aus- führungsform auf vorteilhafte Weise eine zusätzliche Venti¬ leichung und Plausibilisierung vorgenommen werden. Ferner kann dadurch die Bestimmung des Ventilzeitversatzes bzw. Zeitverzuges weiterhin optimiert werden, und die Komponenten des hydraulischen Systems können genauer aufeinander abgestimmt werden.
Ferner kann, wenn bei der Ermittlung der Druckdifferenz festgestellt wird, dass die aus den bestimmten Messwerten der Drucksensoren resultierende Druckdifferenz eine vorbestimmte Druckschwelle überschreitet, ein Fehler erkannt werden.
Bevorzugt wird bei Feststellung eines Fehlers das System in einen sicheren Zustand versetzt und beispielsweise abgeschaltet. Alternativ oder zusätzlich kann der Fehler an den Fahrer kommuniziert bzw. angezeigt werden.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung kann ein Druckausgleich zwischen dem Druckspeicher und einer Umgebung des hydraulischen Systems durchgeführt werden. Dabei kann ein Fehler erkannt werden, wenn der Zeitversatz nach dem Durchführen des Druckausgleichs größer als eine erste vorbestimmte Schwelle ist oder wenn der Zeitversatz nach dem Durchführen des Druckausgleichs nicht messbar ist. Dadurch kann auf besondere einfache Weise zunächst das Ventil, das zur Überwachung des Drucksensors eingesetzt wird, auf seine Funktionsfähigkeit hin überprüft werden. Nach einer besonders bevorzugen Ausführungsform kann der Druckspeicher in mehreren vordefinierten Ansteuerungsabschnitten gefüllt werden. Dabei kann in jedem Ansteuerungsabschnitt jeweils eine vorbestimmte Fluidmenge in den Druckspeicher eingebracht werden. Ferner können dabei zumindest die Schritte des Ansteuerns des Drucksensors, des Bestimmens eines Verhaltens des angesteuerten Ventils, des Bestimmens des Zeitversatzes des angesteuerten Ventils, und des Bestimmens des Messwerts des Drucksensors jeweils für jeden der Ansteuerungsabschnitte durchgeführt werden.
Auf diese Weise kann die Kennlinie des Drucksensors zuverlässig ermittelt und angepasst werden und der Drucksensor somit noch genauer überwacht und plausibilisiert werden. Bevorzugt werden pro Ansteuerungsabschnitt zumindest ein
Messewert des Drucksensors sowie ein zugehöriger Zeitversatz des angesteuerten Ventils bestimmt und gespeichert.
Ferner kann nach einer bevorzugten Weiterbildung dieser Aus- führungsform ein Verlauf der Messwerte des Drucksensors, die jeweils während der Ansteuerungsabschnitt bestimmt wurden, anhand der zugehörigen Zeitversätze des angesteuerten Ventils plausibilisiert werden. Dadurch kann ein Drucksensorgradient bzw. eine Steigung oder ein individueller Verstärkungsfaktor der Drucksensorkennlinie auf einfache Weise ermittelt bzw. plausibilisiert werden.
Ferner kann nach einem Aspekt dieser Ausführungsform in einem jeweiligen Ansteuerungsabschnitt ein Druckgradient aus jeweils einem aktuellen und einem vorigen Messwert des Drucksensors bestimmt werden. Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird während eines Füllens des Druckspeichers der Systemdruck anhand der in den Ansteuerungsabschnitten bestimmten Messwerte des Drucksensors überwacht, wobei das Füllen des Druckspeichers beendet wird, sobald der Druck in dem Druckspeicher einen dritten vorbestimmten Druckschwellenwert übersteigt und der Druck¬ gradient eine vierte vorbestimmte Schwelle übersteigt. Ferner kann ein Fehler erkannt und ausgegeben werden, wenn eine vordefinierte Anzahl von Ansteuerungsabschnitten zum Füllen des Druckspeichers überschritten wird.
Durch die Aspekte der Erfindung wird vorteilhaft einem im Stand bestehenden Umstand Rechnung getragen, nach dem eine direkte Diagnose eines Drucksensorverstärkungsfehlers nicht ohne zu- sätzliche Sensorik möglich ist. Bisher war eine Funktions¬ überwachung des SCR-Systems nur indirekt möglich, beispielsweise mittels eines indirekten Plausibilisierens einer eingespritzten Reduktionsmenge auf Basis einer Wirkungsgradabschätzung des jeweiligen SCR-Katalysators , die mittels Vergleich einer NOx-Konzentration vor und nach dem SCR-Katalysator durchgeführt wird .
Die Erfindung wird nun anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines SCR-Systems zur
Dosierung von Additiv in die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des Dosierventils des
SCR-Systems aus Fig. 1,
Fig. 3 Diagramme des zeitlichen Verlaufs einer Nadelposition des Dosierventils, eines Spulenstroms, und eines Ansteuerungssignals zum Ansteuern des Dosierventils aus Fig. 1 und Fig. 2, Fig. 4 Diagramme eines zeitlichen Verlaufs eines Spulen¬ stroms für verschiedene beispielhafte Druckmesswerte, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 ein Diagramm von beispielhaften Werten der verfahrensgemäßen bestimmten Zeitversätze, aufgetragen über den jeweiligen zugehörigen Druckmesswert, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 Schritte eines Verfahrens zur Überwachung eines
Drucksensors in einem hydraulischen System eines Kraftfahrzeugs, nach einer Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 7 Schritte einer Offsetdiagnose eines Drucksensors in einem SCR-System, nach einer Ausführungsform der Erfindung, und Fig. 8 Schritte einer Leitungsbefüllung und zum Druckaufbau in einem SCR-System, nach einer Ausführungsform der Erfindung .
In den Figuren werden gleiche oder ähnliche Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Die Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung von Komponenten einer Einspritzanlage bzw. eines SCR-Systems 100 zur Dosierung von Additiv, hier: Urea 101 in die Abgasanlage bzw. den Ab- gasstrang 102 eines Verbrennungsmotors (nicht gezeigt) , nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Das SCR-System 100 weist einen hydraulischen Teil bzw. ein hydraulisches System 103 mit einem Tank 104 zur Bevorratung der Ureaflüssigkeit 101 auf. Der Tank 104 ist über eine Pumpe 106 mit einer als Druckspeicher fungierenden Leitung 107 verbunden. Die Pumpe 106 ist mit einem Antriebsmotor 113 verbunden und kann in beide Richtungen betrieben werden. An die Leitung 107 ist ein Ventil 108 zum Dosieren der Ureaflüssigkeit 101 in den Ab¬ gasstrang 102 angeschlossen. Im Abgasstrang 102 ist stromabwärts zum Ventil 108 ein SCR-Katalysator 105 angeordnet, um eine Reduktion von schädlichen Stickoxiden im Abgasstrom 109 vor- zunehmen. Das Ventil 108 ist hier als spulenbetriebener Injektor bzw. als Magnetventil ausgestaltet und kann durch Anlegen einer Erregerspannung U at zum Öffnen angesteuert werden. Durch Wegnahme der Spannung U at kann das Ventil 108 geschlossen werden. Das Ventil 108 ist mit einem Strommessgerät 110 zum Messen eines Stroms Ispuie durch die Errgerspule des Ventils 108 verbunden. An den Druckspeicher 107, d.h. die Leitung 107 ist ferner ein Drucksensor 111 als Systemdrucksensor des hydraulischen Systems 103 zur Messung des Leitungsdrucks angeschlossen. Das hyd¬ raulische System 103 weist ferner eine Steuerung 112 auf, die mit dem Antriebsmotor 113 der Pumpe 106, sowie mit dem Drucksensor 111, dem Ventil 108, und dem Strommessgerät 110 verbunden ist. Ferner ist im Gesamtsystem, hier: ein Fahrzeug, ein zentrales Steuergerät (ECU) 114 und ein Umgebungsdrucksensor 115 ange¬ ordnet. Das zentrale Steuergerät 114 und die Steuerung 112 sind über eine Kommunikationsschnittstelle 116 miteinander ver¬ bunden. Obgleich hier das hydraulische System 103 eine dedizierte Steuerung 112 aufweist, ist nach einer Variante der Ausführungsform auch denkbar, das hydraulische System 103 direkt durch das zentrale Steuergerät 114 anzusteuern und auszulesen.
Das hydraulische System 103 hat die Aufgabe, eine vorbestimmte Menge des Additivs bzw. der Ureaflüssigkeit 101 in die Ab¬ gasanlage 102 zu dosieren. Anschließend wird die Ureaflüssigkeit 101 zur Reduktion von schädliche Stickoxiden in dem nachge- schalteten SCR-Katalysator 105 verwendet, um die gesetzlich vorgeschriebenen Emissionsgrenzwerte einzuhalten.
Hierzu wird bei jedem Systemstart das beim vorangegangenen Systemstopp entleerte hydraulische System 103 bzw. die Leitung 107 und der Pumpenraum mit Additiv 101 gefüllt, und es wird ein konstanter Systemdruck P eingeregelt. Dazu wird der Druck PL in der Leitung 107 mittels des Drucksensors 111 erfasst und die Pumpe 106 in einem geschlossenen Regelkreis bedarfsgerecht ange- steuert, so dass während des Entlüftungsvorgangs bei geöffnetem Dosierventil 108 die Luft aus der Leitung 107 entweichen kann und bei geschlossenem Dosierventil 108 sich der gewünschte Sys¬ temdruck einstellt. In diesem Zusammenhang sei angemerkt, dass sich in der folgenden Beschreibung die Abkürzung PL, je nach Zusammenhang, auf den Leitungsdruck an sich, d.h. den tatsächlichen Leitungsdruck, oder auf den jeweiligen angezeigten Messwert des Drucksensors 111 beziehen kann. Während der Do¬ sierung stellt die kontinuierlich betriebene Druckregelung einen konstanten Systemdruck P sicher.
Der Systemdrucksensor 111 verwendet in der Regel ein indirektes kapazitives oder piezoresistives Messverfahren. Hierbei wird anhand einer Kennlinie der Druck aus einem gemessenen Span- nungswert Usensor mess bestimmt. Die Kennlinie des Drucksensors 111 ist dabei über einen individuellen Verstärkungsfaktor a und einen Offsetwert b definiert:
■P ( Ugensor mes s ) a * Us ensor mes s h) mit a: Verstärkungsfaktor, b: Offset, und P: Druckmesswert.
Im vorliegenden Fall ist das hydraulische System 103 der Einfachheit halber leckagefrei dargestellt, wobei jedoch im Falle eines SCR-Systems 100 mit Leckage deren Effekt auf die Diagnose des Drucksensors insbesondere in der Kennlinie mit¬ berücksichtigt werden kann.
Der Offsetwert b und der Verstärkungsfaktor a sind Alte- rungseinflüssen und Komponentenstreuungen unterworfen und müssen somit während des Betriebs plausibilisiert und gege¬ benenfalls korrigiert werden. Beide Größen der Kennlinie, d.h. die Verstärkung a und der Offsetwert b, gilt es während des Betriebs des Systems 103 zu überwachen, um die korrekte Funktion des Sensors sicherzustellen. Zur Plausibilisierung des Offsetwertes b wird bei Systemstart und entleertem hydraulischem System 103 zunächst durch Öffnen des Einspritzventils 108 ein Druckausgleich mit der Umgebung hergestellt. Anschließend erfolgt ein Vergleich des Druckmesswertes PL mit dem Messwert P0 des im Fahrzeug vorhandenen Umgebungsdrucksensors 115. Dabei ist der Umgebungsdrucksensor 115 im Allgemeinen nicht im hydraulischen System 103 angeordnet, sondern beispielsweise beim zentralen Steuergerät 114. Da ferner die Überwachung des
Verstärkungsfaktors a des Leitungsdrucksensors 111 nicht ohne die Verwendung eines weiteren Sensors im hydraulischen System möglich ist, wird hierzu das Ventil 108 verwendet. Der Messwert PL des Drucksensors 111 muss während des Betriebs auf Plausibilität überprüft werden, da der Systemdruck direkten Einfluss auf die durch den Injektor 108 in den Abgastrakt eingespritzte Menge an Reduktionsmittel bzw. Ureaflüssigkeit und somit auf die Abgaswerte des Systems hat.
Mit der oben beschriebenen Anordnung wird durch verfahrensgemäße Ansteuerung ein Plausibilisieren der Funktion des Drucksensors 111 in dem hydraulischen Teil 103 des SCR-Systems 100 durch Verwendung des Ventils 108, und damit durch Verwendung eines bereits vorhandenen, systeminhärenten Bauteils verwirklicht.
Dazu wird ein Öffnungszeitverzug dt= ti - to des Dosierventils 108 während eines Befüll- und Druckaufbauvorgangs überwacht, und durch einen Vergleich mit dem aktuell gemessenen Druckwert PL wird die Funktion des Drucksensors 111 als auch dessen Druckwert PL, insbesondere der Verstärkungsfaktor a, plausibilisiert .
Dabei wird das im Folgenden anhand Fig. 2 und Fig. 3 beschriebene Verfahren und physikalische Prinzip verwendet.
In Fig. 2 und Fig. 3 werden die die physikalischen Zusammenhänge am Dosierventil 108 beschrieben, nach einer Ausführungsform der Erfindung . Die Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung des Dosierventils 108 des SCR-Systems aus Fig. 1 sowie eine Übersicht der auf die Ventilnadel 201 des Dosierventils 108 wirkenden Kräfte. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, ist das Dosierventil 108 als spulenbe¬ triebener Injektor 108 ausgestaltet.
Das Ventil 108 weist eine federbelastete Ventilnadel 201 auf, die die Einspritzöffnung 204 des Ventils 108 im nicht angesteuerten Zustand verschließt. Die Ansteuerung erfolgt insbesondere durch Aufprägen eines Ansteuerungssignals Sanst/ durch das eine Er¬ regerspannung U at an die Errgerspule 202 angelegt wird. In dem Ventil 108 wirkt sowohl die Kraft FFeder der Feder 203 als auch die aufgrund des Systemdrucks P resultierende Kraft FDruck in
Richtung Schließen. Soll Additiv 101 eindosiert werden, wird die Spannung U at an die Spule 202 des Ventils 108 angelegt. Diese Spannung Ubat bewirkt einen Stromfluss Ispuie durch die Spule 202, der ihrerseits eine Kraft FMagnet aufgrund des sich aufbauenden Magnetfeldes auf die Ventilnadel 201 ausübt, indem die Ven¬ tilnadel 201 den Magnetanker der Spule 202 darstellt. Diese Kraft Fnagnet wirkt in Richtung Öffnen.
Damit ergibt sich der folgende Zusammenhang:
FNadel = F{agnet ~~ Fpeder _ Foruck
Ffagnet ~ I Spule
Überschreitet die Magnetkraft FMagnet die Summe aus Federkraft FFeder und Druckkraft FDruck, so wird die Ventilnadel 201 in Richtung Öffnen beschleunigt und gibt die Einspritzöffnung 204 bzw. Ventilöffnung 204 frei. Zum Schließen des Ventils wird die Ansteuerspannung Ubat abgeschaltet, woraufhin der Stromfluss Ispuie durch die Spule 202 unterbrochen wird und das Magnetfeld sich abbaut, so dass die Ventilnadel 201 die Ventilöffnung 204 verschließt .
Die Fig. 3 zeigt Diagramme eines beispielhaften zeitlichen Verlaufs des Ansteuerungssignals Sanst zum Ansteuern des Do- sierventils 108, eine daraus resultierende, sich ändernde
Nadelposition PosNaciei, und einen dazugehörigen Spulenstrom ISpuie- Wie aus der Fig. 3 ersichtlich ist, hat die Bewegung der Ventilnadel 201 beim Öffnungsvorgang direkten Einfluss auf die Induktivität des Systems aus Spule 202 und Ventilnadel 201 und dadurch auf den durch die Spule 202 fließenden Strom ISpuie. Die Änderung des Spulenstroms Ispuie korreliert somit direkt mit der Bewegung der Ventilnadel 201. Der Zeitpunkt ti, an die Änderung des Spulenstroms Ispuie aufgrund der Nadelbewegung relativ zum StartZeitpunkt to der Ansteuerung einsetzt, ist ein direktes Maß für den an der Ventilnadel 201 anliegenden Systemdruck bzw. Leitungsdruck PL. Die Plausibilisierung des gemessenen Druckes PL im Druckspeicher 107 erfolgt mit Hilfe der Korrelation des Ventilöffnungszeitpunktes ti zum Druck PL im Druckspeicher 107. Dies wird im Folgenden anhand Fig. 4 für verschiedene Lei¬ tungsdrücke PL veranschaulicht.
Die Fig. 4 zeigt Diagramme des zeitlichen Verlaufs des Spu¬ lenstroms Ispuie (A) für verschiedene Leitungsdrücke PL. Wie in der Fig. 3 gezeigt wird, wird der Verlauf des Spulenstroms Ispuie jeweils bei Vorliegen verschiedener Systemdrücke bzw. Lei- tungsdrücke PL von P = 6 bar, P = 3 bar, und P = 1 bar gemessen, wobei die sonstigen Bedingungen, d.h. das Ansteuerungssignal Sanst und die Erregerspannung Ubat / unverändert bleiben. Da der Systemdruck PL jeweils ein anderer ist, lastet eine andere Druckkraft FDruck auf der Nadel 201, so dass diese ein trägeres Zeitverhalten aufweist, da die Magnetkraft FMagnet länger be¬ nötigt, die Summe der Federkraft FFeder und Druckkraft FDruck auszugleichen. Dies macht sich in der unterschiedlichen Länge des Zeitverzugs bzw. Zeitversatzes ti n~to bemerkbar. Die Plausibilisierung des jeweiligen gemessenen Druckes PL, hier: P = 6 bar, P = 3 bar, und P = 1 bar im Druckspeicher 107 erfolgt mit Hilfe der Korrelation des jeweiligen Ventilöff¬ nungszeitpunktes ti n zum jeweiligen zugehörigen Druckmesswert des Druckes PL im Druckspeicher 107. Somit ist ti n~to, wie bereits erwähnt, ein direktes Maß für den an der Ventilnadel 201 an¬ liegenden Systemdruck PL. Die Fig. 5 zeigt ein Diagramm des bestimmten Öffnungszeitverzugs ti n~to über den Druck P (bar) . Wie aus der Fig. 5 zu entnehmen ist, liegt nach der hier gezeigten Ausführungsform ein linearer Zusammenhang vor.
In Fig. 6 werden Schritte eines Verfahrens zur Überwachung eines Drucksensors 111 in einem hydraulischen System 103 eines Kraftfahrzeugs dargestellt, nach einer Ausführungsform der Erfindung. In einem Schritt S601 erfolgt ein Ansteuern des Ventils 108 des Druckspeichers 107 in einem hydraulischen System 100 des Kraftfahrzeugs. In Schritt S602 erfolgt ein Bestimmen eines Verhaltens des angesteuerten Ventils 108 auf die An- steuerung hin. In Schritt S603 erfolgt ein Bestimmen eines Zeitversatzes dt des angesteuerten Ventils 108 aus dem bestimmten Verhalten. In Schritt S604 erfolgt ein Bestimmen eines Messwerts PL des Drucksensors 111. In Schritt S605 erfolgt ein Vergleichen des Zeitversatzes dt des Ventils 108 mit dem bestimmten Messwert PL. Schließlich, in Schritt S606, erfolgt ein Plausibilisieren des Messwerts PL anhand des durchgeführten Vergleichs.
In den Figuren 7und 8 werden die einzelnen Schritte des Verfahrens zum Plausibilisieren bzw. Diagnostizieren des Leitungsdrucksensors 111 während des Befüll- und Druckaufbauvorgangs eines hydraulischen SCR-Systems 100 gezeigt, nach einer Ausfüh- rungsform der Erfindung. Dabei werden zum Zwecke des Vergleichs die in der folgenden Beschreibung zitierten Komponenten weiterhin mit den in Fig. 1 eingeführten Bezugszeichen bezeichnet.
Die Fig. 7 zeigt Schritte einer Offsetdiagnose eines Drucksensors 111 in einem SCR-System 100.
In einem ersten, in Fig. 6 gezeigten Teil des Verfahrens wird zunächst der Offsetwert b des Leitungsdrucksensors 111 plau- sibilisiert. Dazu wird in Schritt S701 insbesondere über die Schnittstelle 116 eine SCR-Leitungsbefüllung und ein Druckaufbau angefordert, woraufhin die Steuerung 112 den hydraulischen Teil 103 des Systems 100 verfahrensgemäß ansteuert. Dabei wird zunächst ein Druckausgleich des unbefüllten hydraulischen Systems 103 mit der Umgebung hergestellt, wie weiter unten genauer beschrieben wird. Das SCR-System 100 wird nach jedem Systemstopp standardmäßig entleert, um eine Schädigung durch Eisdruck während eines Einfriervorgangs zu verhindern. Der für die Diagnose des Drucksensors 111 vorteilhafte Vorgang der
Systembefüllung wird bei j edem Start des Systems 100 angefordert . Somit ist sichergestellt, dass die Diagnose bereits vor der Dosierung von Additiv 101 durchgeführt wurde und ein potentieller Fehler erkannt werden kann.
In Schritt S702 wird der Injektor, d.h. das Ventil 108 zum Öffnen angesteuert. Dann wird, in Schritt S703, ein Verhalten des angesteuerten Ventils 108 bestimmt, indem ein Injektorstromverlauf, d.h. ein Verlauf des Spulenstrom Ispuie bestimmt wird. In Schritt S704 wird ein Zeitversatz ti - to des angesteuerten Ventils 108 aus einer Betrachtung des Injektorstromverlaufs bestimmt .
In Schritt S705 wird ein Druckausgleich zwischen dem Druck- Speicher, d.h. der Leitung 107 und einer Umgebung des hydraulischen Systems 103 durchgeführt, indem gewartet wird, bis der Leitungsdruck/Umgebungsdruck ausgeglichen ist.
In Schritt S706 wird der Stromverlauf Ispuie bzw. der Zeitversatz ti - to ausgewertet und bezüglich der Systemkonfiguration analysiert und somit Ventil 108 auf ein korrektes Öffnungs¬ verhalten überprüft. Dies kann parallel zu Schritt S705 durchgeführt werden. Falls hierbei festgestellt wird, dass das Öffnen nicht im Spulenstrom Ispuie detektierbar ist oder und die Dauer des bestimmten Zeitversatzes dt = ti - to eine erste vorbestimmte Schwelle thl überschreitet, wird in Schritt S707 ein entsprechender Fehler erkannt und eine entsprechende Ersatz¬ reaktion veranlasst, da der Injektor, d.h. das Ventil 108 nicht im vorgegebenen Zeitintervall öffnet.
Anschließend erfolgt der Vergleich des Leitungsdruckmesswertes PL mit dem Gesamtsystem, d.h. dem Messwert P0 des im Fahrzeug vorhandenen Umgebungsdrucksensors 115, um den Offset b des Leitungsdrucksensors 111 zu plausibilisieren und gegebenenfalls zu korrigieren. Hierzu werden, falls der detektierte Zeitversatz die erste vorbestimmte Schwelle thl nicht überschreitet, in Schritt S708 der Drucksensor 111 für den Leitungsdruck 107 und der Umgebungsdrucksensor 115 ausgelesen. In Schritt S709 wird die Differenz dP des Messwerts PL des Drucksensors 111 und des Messwerts Pu des Umgebungsdrucksensors 115 gebildet: dP = PL _ Pu
In Schritt S710 wird das Ventil 108 zum Schließen angesteuert. In Schritt S711 wird geprüft, ob die Druckdifferenz dP kleiner ist als eine zweite vorbestimmte Druckschwelle th2. Falls dies nicht der Fall ist, wird in Schritt S712 ein Fehler erkannt bzw. ausgegeben, der besagt, dass der Offset b des Leitungsdrucks zu groß ist, und es wird eine entsprechende Ersatzreaktion ver¬ anlasst. Liegt dahingegen weder ein Fehler im Ventil 108 noch ein unplausibler Offsetwert b des Leitungsdrucksensors 111 vor, kann in Schritt S713 der Offsetwert b entsprechend der ermittelten Druckdifferenz dP angepasst werden und in Schritt S714 mit der Leitungsbefüllung gestartet werden. Die weiteren Schritte zur Leitungsbefüllung werden im Folgenden anhand Fig. 7 näher beschrieben . Die Fig. 8 zeigt Schritte zur Leitungsbefüllung und zum
Druckaufbau in einem SCR-System 100, nach einer Ausführungsform der Erfindung.
Dazu werden in Schritt 801 zunächst eine Anzahl np nom von adaptierten notwendigen Pumpenförderzyklen aus einem nichtflüchtigen Speicher der Steuerung 112 gelesen sowie in Schritt 802 der Leitungsdruck PL ausgelesen und die Anzahl nhUb der ausgeführten Förderzyklen und der Leitungsdruckgradient gradPL auf die Werte nhub = 0 bzw. gradPL = 0 initialisiert.
In der darauffolgend durchgeführten Iterationsschleife wird sukzessive die Luft aus der Druckleitung 107 durch die Pumpenförderung von Additiv 101 verdrängt und werden die Messwerte PL für die Plausibilisierung des Drucksensorverstärkungsfaktors a bestimmt. Im ersten Iterationsschritt S803 wird der Lei¬ tungsdruck PL(1) gemessen. In Schritt S804 wird die Pumpe 106 für eine kalibrierbare Anzahl von n Pumpenhüben betrieben, womit sich die Anzahl nhub der gespeicherten Förderzyklen auf nhub = nhub + n erhöht. In den Schritten S805 bis S806 werden der sich nun einstellende Druck PL (2 ) bzw. Druckgradient gradPL = PL (2 ) - PL(1) bestimmt. In Schritt S807 wird das Ventil 108 für eine vor¬ bestimmte Zeit Ti, beispielsweise 5 ms, angesteuert, d.h. die Ansteuerungsspannung Ubat für Ti auf die Spule 202 aufgeprägt, so dass einerseits die komprimierte Luft aus der Leitung 107 entweichen kann und andererseits eine Bestimmung des Öff¬ nungszeitverzugs dt = tn l - to des Ventils 108 aus der Analyse des Stromverlaufs Ispuie erfolgen kann. Anschließend wird in Schritt S808 der Öffnungszeitverzug dt = tn i - to als Funktion des Leitungsdrucks PL für die spätere Analyse abgespeichert.
Die Schleife besitzt zwei Abbruchbedingungen: So wird in Schritt S809 geprüft, ob eine maximale Anzahl nmax = np nom + th5, wobei th5 eine vorbestimmte Schwelle ist, von Pumpenförderhüben überschritten wurde, ohne dass eine Druckschwelle th3 und/oder eine Druckgradientenschwelle th4 überschritten wurde. Falls dies nämlich der Fall ist, liegt gemäß Schritt S810 ein Fehler im hydraulischen System 103 vor, und es werden entsprechende Ersatzreaktionen eingeleitet.
Die Iteration der Schleife S803 bis S809, mit S810, entspricht der Durchführung von einer Anzahl von Ansteuerungsabschnitte, wobei jeder Durchlauf der Schleife einem Ansteuerungsabschnitt entspricht, bezüglich dem die grundlegenden Schritte gemäß Fig. 6 angewandt werden können.
Im Regelfall führen die iterativen Befüllungs-/Entlüftungs- zyklen in den Schritten S803 bis S809 dazu, dass die Luft aus dem System 103 entweicht, wodurch die Steifigkeit des Systems 103 zunimmt. Entsprechend führt ein anschließender Pumpenförder- zyklus, der jeweils eine druckunabhängige Menge an Additiv in die Leitung fördert, zu einem Druckanstieg. Die Höhe des Druck- anstiegs pro Pumpenförderung, d.h. der berechnete Druckgradient gradPL ist also ein Indikator für den Restluftgehalt in der Leitung 107. Wird eine kalibrierbare Schwelle von Druck und Druckanstieg im vorangegangenen Iterationszyklus überschritten, wird nach Schritt S810 die Entlüftung der Leitung 107 erfolgreich beendet, und das Verfahren geht zu Schritt S811.
In den Schritten S812 bis S813 erfolgt die Plausibilisierung der während der Leitungsentlüftung aufgezeichneten Druck- sensormesswerte durch den Vergleich der Messwerte von Druck und Öffnungszeitverzug des Ventils 108. Im Falle eines festge¬ stellten unplausiblen Verhaltens erfolgt in den Schritten S814 und S815 die Erkennung eines entsprechenden Fehlers und die Ausführung/Einleitung von Ersatzreaktionen.
Zur Steigerung der Genauigkeit des Verfahrens wird vorge¬ schlagen, die Injektorabhängigkeit des Verfahrens im Neuzustand des Systems anzulernen, also eine „End of Line"-Adaption der Diagnose durchzuführen.
Wenn im Falle eines plausiblen Verhaltens in Schritt S814 die Plausibilität des Drucksensors 111 bestätigt wurde, wird in Schritt 816 gegebenenfalls die Steigung a der Kennlinie des Drucksensors 111 adaptiert. Anschließend wird der Druckaufbau auf den Systeminnendruck angestoßen. Hierzu werden in Schritt S817 einzelne Pumpenförderhübe angefordert, so dass sich die Anzahl der Pumpenförderhöhe im Speicher auf nhUb = hhUb +1 erhöht. In S818 wird währenddessen der Leitungsdruck PL überwacht. In Schritt S819 wird eine Bedingung nhub < np nom + th6, wobei th6 eine vorbestimmte Schwelle ist, überprüft. Falls während des
Druckaufbaus die Anzahl der Pumpenhübe die kalibrierbare Schwelle th6 überschreitet, so liegt ein Fehler im System vor und eine entsprechende vorgesehene Ersatzreaktion wird ausgeführt, siehe Schritt S821. In Schritt S820 wird geprüft, ob der Druck Pt eine applizierbare Schwelle th7 überschreitet. Ist dies innerhalb einer vorgegebenen Anzahl von Pumpenhüben der Fall, so war der Druckaufbau in den Schritten S817 bis S820 erfolgreich, und das Verfahren ist in Schritt S822 abgeschlossen. Bezugs zeichenliste
100 SCR-System
101 Urea
102 Abgasstrang
103 hydraulisches System
104 Tank
105 SCR-Katalysator
106 Pumpe
107 Leitung
108 Ventil
109 Abgasstrom
110 Strommessgerät
111 Drucksensor
112 Steuerung
113 Antriebsmotor
114 zentrales Steuergerät (ECU)
115 Umgebungsdrucksensor
116 Kommunikationsschnittstelle
201 Ventilnadel
202 Erregerspule
203 Feder
204 Einspritzöffnung
S601-S606 Schritte
S701-S714 Schritte
S801-S822 Schritte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Überwachung eines Drucksensors (111) in einem hydraulischen System (103) eines Kraftfahrzeugs, mit den Schritten:
a) Ansteuern (S601, S702) eines Ventils (108) eines Druckspeichers (107) in dem hydraulischen System (103),
b) Bestimmen (S602, S703) eines Verhaltens des ange¬ steuerten Ventils (108) auf die Ansteuerung hin,
c) Bestimmen (S603, S704) eines Zeitversatzes (dt) des angesteuerten Ventils (108) aus dem bestimmten Verhalten,
d) Bestimmen (S604, S708) eines Messwerts (PL) des Drucksensors (111),
e) Vergleichen (S605, S812) des Zeitversatzes (dt) des Ventils (108) mit dem bestimmten Messwert (PL) , und
f) Plausibilisieren (S606, S813) des Messwerts (PL) anhand des Vergleichs.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bestimmen (S602) des Verhaltens ein Bestimmen eines zeitlichen Verlaufs einer elektrischen Messgröße des Ventils (108) aufweist und der Zeitversatz (dt) aus dem bestimmten zeitlichen Verlauf bestimmt wird .
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Ansteuern (S601) ein Ausgeben eines Ansteuerungssignals (Sanst ) zum Öffnen des Ventils (108) aufweist und der bestimmte Zeitversatz (dt) sich auf einen zeitlichen Unterschied zwischen einem Beginn einer Öffnungsbewegung des Ventils (108) und einem Beginn der Ansteuerung bezieht.
4. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil (108) als Magnetventil ausgestaltet ist und die Ansteuerung zu einer Bewegung eines Magnetankers (201) des Ventils (108) führt, wobei zur Bestimmung des Zeitversatzes (dt) ein zeitlicher Verlauf eines durch eine Erregerspule (202) des Ventils (108) fließender Strom ( I Spuie ) gemessen wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt a) das Ventil (108) für eine vorbestimmte Zeitdauer (Ti) angesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner aufweist:
Durchführen (S705) eines Druckausgleichs zwischen dem Druckspeicher (107) und einer Umgebung des hydraulischen Systems (103), und
Ausgeben (S707) eines Fehlers, wenn der Zeitversatz (dt) insbesondere nach dem Durchführen des Druckausgleichs größer ist als eine erste vorbestimmte Schwelle (thl) oder nicht messbar ist .
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner aufweist:
Ermitteln (S709) einer Druckdifferenz (dP) basierend auf dem bestimmten Messwert (PL) des Drucksensors (111) und einem
Messwert (P0) eines Umgebungsdrucksensors (115), wobei der Umgebungsdrucksensor (115) mit einem zentralen Steuergerät (114) des Fahrzeugs verbunden ist, und
Anpassen (S713) oder Plausibilisieren eines Offsets (b) des
Ventils (108) anhand der ermittelten Druckdifferenz (dP) , wenn die Druckdifferenz (dP) eine zweite vorbestimmte Druckschwelle (th2) nicht übersteigt, ansonsten, Ausgeben eines Fehlers
(S712) .
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner aufweist:
Füllen des Druckspeichers (107) durch Ansteuern des hydraulischen Systems (103) in mehreren vordefinierten An- steuerungsabschnitten, wobei in jedem Ansteuerungsabschnitt jeweils eine vorbestimmte Fluidmenge in den Druckspeicher (107) eingegeben wird und die Schritte a) bis d) jeweils für jeden der Ansteuerungsabschnitte durchgeführt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner aufweist:
Plausibilisieren (S813) eines Verlaufs der Messwerte des Drucksensors (111) anhand der zugehörigen, in den Ansteue¬ rungsabschnitten bestimmten Zeitversätze (dt) des angesteuerten Ventils (108) .
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, das ferner aufweist:
Bestimmen (S806) eines Druckgradienten (gradPL) in einem Ansteuerungsabschnitt aus jeweils einem aktuellen Messwert (PL(2)) und einem vorigen Messwert (PL(1)) des Drucksensors (111) .
11. Verfahren nach Anspruch 10, das ferner aufweist:
Überwachen des Systemdrucks (PL) anhand der in den An¬ steuerungsabschnitten bestimmten Messwerte (PL (1) , PL (2) ) des Drucksensors (111),
Beenden des Füllens des Druckspeichers (107), falls der
Druck in dem Druckspeicher (107) einen dritten vorbestimmten Druckschwellenwert (th3) übersteigt und der Druckgradient eine vierte vorbestimmte Schwelle (th4) übersteigt, und
Ausgeben (S810) eines Fehlers, wenn eine vordefinierte Anzahl von Ansteuerungsabschnitten oder Pumpenhüben zum Füllen des Druckspeichers (107) überschritten wird.
12. Vorrichtung zur Überwachung eines Drucksensors (111) in einem hydraulischen System (103) eines Kraftfahrzeugs, auf- weisend:
ein Ventil (108) ,
einen Druckspeicher (107), an den der Drucksensor (111) und das Ventil (108) angeschlossen sind und der mit einem Systemdruck beaufschlagt werden kann, und
eine Steuerungseinheit, die mit dem Drucksensor (111) und dem Ventil (108) verbunden ist und dazu eingerichtet ist, ein von dem momentanen Systemdruck abhängiges Verhalten des Ventils (108) zu bestimmen, und aus dem bestimmten Verhalten einen Zeitversatz des Ventils (108) zu bestimmen zum Plausibilisieren des eines dazugehörigen Messwerts des Drucksensors (111) anhand eines Vergleichs des bestimmten Zeitversatzes und des Messwerts.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das hydraulische System (103) Teil eines SCR-Systems (100) zur Dosierung von Urea in die Abgasanlage eines Verbrennungsmotors ist oder ein SCR-System (100) aufweist und wobei das Ventil (108) ein als Magnetventil ausgeführter Injektor des SCR-Systems (100) ist.
14. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor und einem SCR-System (100) zur Dosierung von Urea in die Abgasanlage des Verbrennungsmotors, wobei das SCR-System (100) einen Druck¬ speicher (107) für das Additiv und daran angeschlossen einen Drucksensor (111) und ein Injektionsventil (108) aufweist und ferner mit einer Steuerungseinheit versehen ist, die derart mit dem SCR-System (100) verbunden ist und derart eingerichtet ist, dass das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchgeführt werden kann.
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