DE102008009154A1

DE102008009154A1 - Verfahren zur Überwachung eines digitalen Tankfüllstandsgebers

Info

Publication number: DE102008009154A1
Application number: DE102008009154A
Authority: DE
Inventors: Marc Chaineux; Buelent Barcin; Michael Gerlach
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-20
Also published as: FR2929400A1; US20090205418A1

Abstract

Ein Verfahren zur Überwachung eines digitalen Tankfüllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass Schwappereignisse ermittelt werden und aus der Anzahl der Schwappereignisse auf die Füllhöhe um die Geberposition (205) in dem Tank und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des Tankfüllstandsgebers geschlossen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines digitalen Tankfüllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.
Stand der Technik
Füllstände von Flüssigkeiten, zum Beispiel Tankfüllstände in Fahrzeugen werden beispielsweise durch Tankfüllstandsmesser erfasst. Dabei werden Tankfüllstandsmesser, welche eine kontinuierliche, gewissermaßen „analoge" Erfassung des Füllstands und Füllstandsmesser, welche lediglich erfassen, ob Flüssigkeit an einer Geberposition vorhanden ist oder nicht, sogenannte „digitale" Füllstandsgeber, unterschieden. Erstere finden beispielsweise in Kraftstofftanks von Fahrzeugen Einsatz, Letztere werden bevorzugt in beispielsweise Zusatztanks, beispielsweise von SCR-Systemen eingesetzt.
Bestehende und zukünftige Vorschriften schreiben nun immer strengere Überwachungen abgasrelevanter Komponenten vor. So müssen beispielsweise bei abgasrelevanten Sensoren, also auch Füllstandssensoren, Plausibilitätstests durchgeführt werden, aufgrund derer entschieden werden kann, ob der betreffende Sensor funktionsfähig ist oder nicht. Bei Sensoren, die nur ein digitales Signal im obigen Sinne liefern, wird zur Überwachung bei sicherheitskritischen Komponenten oft ein zweiter Sensor verbaut.
Bei modernen Dieselfahrzeugen kommt nun die sogenannte SCR-Technologie zum Einsatz. Hierunter wird die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Brennkraftmaschinen wie auch im Übrigen von Feuerungsanlagen verstanden. Die chemische Reaktion der Reduktion ist hierbei selektiv. Das bedeutet, dass nicht alle Abgaskomponenten reduziert werden, sondern nur die Stickoxide (NO, NO₂). Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak benötigt, der dem Abgas zugemischt wird. Die Produkte der Reaktion sind Wasser und Stickstoff. Es gibt zwei Arten von Katalysatoren. Bei einer ersten Art bestehen die Katalysatoren im Wesentlichen aus Titandioxid, Vanadiumpentoxid und Wolframoxid. Bei einer zweiten Art kommen Zeolithe zum Einsatz.
Bei Fahrzeugen wird der benötigte Ammoniak nicht mehr in reiner Form verwendet, sondern in Form einer wässrigen Harnstofflösung, die allgemein unter dem Markennamen „AdBlue" bezeichnet wird. Die Lösung wird vor dem SCR-Katalysator in den Abgasstrang, z. B. mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors, eingespritzt. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolysereaktion Ammoniak und Wasser. Der so erzeugte Ammoniak kann in einem speziellen SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der (motorischen) Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig. Der Verbrauch an Harnstoff-Wasser-Lösung beträgt abhängig von der Rohemission des Motors etwa 2 bis 8% des verbrauchten Dieselkraftstoffs. Aus diesem Grunde muss ein Tank mit Harnstoff-Wasser-Lösung in dem Fahrzeug verbaut sein und es muss der Füllstand in diesem Tank erfasst werden. Bei den bisher eingesetzten Füllstandsgebern in derartigen SCR-Systemen handelt es sich um digitale Füllstandsgeber, bei denen mittels einer Widerstandsmessung nur ein Lastabfall überwacht wird. Eine Überwachung auf einen sogenannten eingefrorenen Wert, der durch die Vorschriften der sogenannten OBD 2 (On-Board-Diagnose 2) sowie durch neue Abgasvorschriften gefordert wird, ist hierbei nicht ohne Weiteres möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Überwachung eines digitalen Tankfüllstandsgebers auf einen eingefrorenen Wert zu vermitteln, welche auf einfache Weise und ohne Zuhilfenahme zusätzlicher Hardware, insbesondere zusätzlicher redundanter Sensoren, realisierbar ist.
Offenbarung der Erfindung
Vorteile der Erfindung
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Grundidee der Erfindung ist es, die Schwappereignisse eines Bewegungen unterworfenen Tanks zu ermitteln und aus der Anzahl der Schwappereignisse auf die Füllhöhe um die Geberposition in dem Tank und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des Tankfüllstandsgebers zu schließen. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, dass bei einem Füllstand, der den Geber deutlich übersteigt, kein Schwappen mehr messbar ist und insoweit der Geber immer aktiviert bleibt. Umgekehrt wird der Geber bei einem Füllstand, dessen Höhe deutlich unterhalb der Geberposition angeordnet ist, immer deaktiviert sein. Zwischen diesen beiden Extremwerten nimmt die Häufigkeit des Schwappens zunächst zu und dann wieder ab, sodass hieraus in gewissen vorgegebenen Grenzen eine Füllhöhe um die Geberposition ermittelt werden kann.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
So ist beispielsweise bei einer vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen, die durch den Füllstandsgeber erfassten Schwappereignisse mit den tatsächlich aufgetretenen Schwappereignissen zu vergleichen. Dabei werden die tatsächlich aufgetretenen Schwappereignisse durch wenigstens die Tankgeometrie und wenigstens eine fahrzustandsindikative Größe, insbesondere eine die Beschleunigung und/oder die Verzögerung des Fahrzeugs und damit des Tanks charakterisierende Größe ermittelt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird der aufgrund der Zahl der Schwappereignisse ermittelte Tankfüllstand mit dem mittels des Tankfüllstandsgebers bestimmten Tankfüllstand verglichen und dann, wenn der mittels des Tankfüllstandsgebers ermittelte Tankfüllstand innerhalb vorgebbarer Grenzen des aufgrund der Zahl der Schwappereignisse bestimmten Tankfüllstands liegt, auf einen funktionsfähigen Tankfüllstandsgeber geschlossen. Auf diese Weise können zuverlässige Aussagen über die Funktionsfähigkeit des Füllstandsgebers getroffen werden, denn die Tankfüllstandsgeberhöhe und die Zahl der Schwappereignisse korrelieren.
Das Verfahren kann sehr vorteilhaft als Computerprogramm implementiert sein und auf einem Computer, beispielsweise einem Steuergerät ablaufen. Dabei kann ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode vorgesehen sein, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Dies ermöglicht es, das Programm auch in bestehende Steuergeräte „einzuspielen" und insoweit entsprechende Erweiterungen bei bestehenden SCR-Systemen vorzusehen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch ein Ablaufdiagramm eines von der Erfindung Gebrauch machenden Verfahrens und
2 ein Schaubild des Füllstands in einem Bewegungen unterworfenen Tank über der Zeit zur Veranschaulichung des Verfahrens.
Ausführungsformen der Erfindung
Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es, die Häufigkeit von Schwappereignissen zur Überwachung eines digitalen Füllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank, insbesondere in einem Tank einer Harnstoff-Wasser-Lösung für SCR-Systeme heranzuziehen.
Hierzu wird die Zahl der Schwappereignisse, die sich beispielsweise bei Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgängen des Fahrzeugs und damit des Tanks ergeben, erfasst. Die Erfindung macht sich dabei die Erkenntnis zunutze, dass bei einem Füllstand, der eine Geberposition 205 (2) deutlich übersteigt, kein Schwappen mehr messbar ist und dass bei einer Füllstandsposition, die deutlich unterhalb der Geberposition 205 liegt, ebenfalls kein Schwappen mehr messbar ist. Dies bedeutet, dass bei einem gefüllten Tank die Schwapphäufigkeit hoch ist. Dies ist schematisch durch den Graph 211 in 2 dargestellt. Bei niedrigerem Füllstand, d. h. dann, wenn der Tank bereits zu einem großen Teil entleert ist, nimmt die Schwapphäufigkeit einen charakteristischen niedrigen Wert an, dargestellt durch einen Graph 212 in 2. In einem Übergangsbereich oder Schwappbereich 230 nimmt die Schwapphäufigkeit zunächst zu und dann wieder ab, wie es anhand des mit 240 bezeichneten Plausibilisierungsbereichs dargestellt ist. Dieser Schwappbereich ist der Geberposition 205 zugeordnet. Das bedeutet, dass abhängig von der Geberposition 205 der Bereich 211, in dem kein Schwappen messbar ist, da der Füllstand höher ist als die Geberposition, und der Bereich 212, in der kein Schwappen erfasst wird, da der Füllstand niedriger ist als die Geberposition ist, von der Geberposition 205 abhängt. Der Plausibilisierungsbereich 240 stellt eine quasi kontinuierliche Kurve dar, die es ermöglicht, innerhalb gewisser Grenzen eine Füllhöhe um die Geberposition 205 zu ermitteln. In Abhängigkeit von dem berechneten Füllstand, der Tankgeometrie und wenigstens einer Größe, welche den Fahrzustand charakterisiert, insbesondere der Beschleunigung oder der Verzögerung, ist es auf diese Weise möglich, die von dem Geber erfasste Füllstandshöhe mit der durch die Anzahl der Schwappereignisse ermittelten Füllstandshöhe zu vergleichen und damit den Tankfüllstandsgeber auf Funktionsfähigkeit zu überprüfen. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit 1 näher erläutert.
Die Zahl der Schwappereignisse wird in einem Schritt 110 bestimmt. In einem Schritt 115 wird simultan dazu wenigstens eine den Fahrzustand charakterisierende Größe, also insbesondere Beschleunigungsvorgänge und Verzögerungsvorgänge ermittelt, die zu Schwappereignissen führen. Dies kann beispielsweise durch eine Bremspedalauswertung und/oder durch eine Fahrpedalauswertung erfolgen.
In Schritt 120 werden die durch den Füllstandsgeber erfassten Schwappereignisse mit den tatsächlich gemessenen Schwappereignissen, beispielsweise durch die Bremspedalauswertung, verglichen. Stimmt die Zahl der Schwappereignisse nicht überein, erfolgt ein Rücksprung vor die Schritte 120 und 115 und es erfolgt eine erneute Zählung der Schwappereignisse. Stimmt die Zahl überein, wird aus der Zahl der Schwappereignisse in Schritt 140 der Füllstand bestimmt. Gleichzeitig wird der Füllstand durch den Füllstandsgeber gemessen. In Schritt 150 wird der gemessene Füllstand mit dem durch die Schwappereignisse bestimmten Füllstand verglichen. Stimmen die beiden Füllstände nicht überein, erfolgt in Schritt 170 eine Fehlerausgabe. Stimmen die beiden Schritte überein, erfolgt in Schritt 160 eine Ausgabe oder ein Eintrag in einen Speicher, dass der Tankfüllstandsgeber ordnungsgemäß funktioniert.
Der Vergleich des durch den Tankfüllstandsgeber gemessenen Füllstands mit dem durch die Schwappereignisse bestimmten Füllstand erfolgt so, dass der mittels des Gebers gemessene Füllstand mit einer applizierbaren Schwelle verglichen wird. Dabei wird geprüft, ob der berechnete Füllstand mit der Positionsbestimmung durch die Schwappereignisse übereinstimmt. Wenn sich der Sensorwert innerhalb des erwarteten Plausibilisierungsbereichs 240 (2) unter keinen Bedingungen mehr ändert, wird auf einen eingefrorenen Sensorwert geschlossen und dieser Sensorwert in Schritt 160 dem Fahrer beispielsweise mittels einer Lampe angezeigt oder durch ein anderes Anzeigemittel signalisiert.
Der Vorteil des vorbeschriebenen Verfahrens besteht darin, dass bei einem digitalen Sensorprinzip ein eingefrorener Wert erkannt werden kann, ohne zusätzliche Hardware, insbesondere ohne zusätzliche redundante Sensoren einsetzen zu müssen. Hierdurch ist eine OBD 2-konforme Überwachung von abgasrelevanten Sensoren möglich.

Claims

Verfahren zur Überwachung eines digitalen Tankfüllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank, dadurch gekennzeichnet, dass Schwappereignisse ermittelt werden und aus der Anzahl der Schwappereignisse auf die Füllhöhe um die Geberposition (205) in dem Tank und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des Tankfüllstandsgebers geschlossen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Füllstandsgeber erfassten Schwappereignisse mit den tatsächlich aufgetretenen Schwappereignissen verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der tatsächlich aufgetretenen Schwappereignisse wenigstens die Tankgeometrie und wenigstens eine fahrzustandsindikative Größe, insbesondere eine die Beschleunigung oder die Verzögerung des Tanks charakterisierende Größe herangezogen werden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aufgrund der Zahl der Schwappereignisse ermittelte Tankfüllstand mit dem mittels des Tankfüllstandsgebers bestimmten Tankfüllstand verglichen wird, und dass dann, wenn der mittels des Tankfüllstandsgebers ermittelte Tankfüllstand innerhalb vorgebbarer Grenzen des aufgrund der Zahl der Schwappereignisse bestimmten Tankfüllstands liegt, auf einen funktionsfähigen Tankfüllstandsgeber geschlossen wird.
Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät abläuft.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn das Programm auf einem Computer oder einem Fahrzeug-Steuergerät ausgeführt wird.