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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage
eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Temperaturwerte in wenigstens
zwei voneinander verschiedenen Bereichen einer Abgasleitung ermittelt
werden, und bei welchem eine Differenz der Temperaturwerte gebildet
wird.
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Die
DE 102 28 659 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Überwachen einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs,
bei welchem Temperaturwerte verglichen werden, welche stromaufwärts
und stromabwärts eines Abgasbehandlungselements zum Reinigen
von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs ermittelt
werden. Als Temperaturwerte werden zeitliche Ableitungen der stromaufwärts
und stromabwärts vorliegenden Temperaturen in der Abgasleitung
ermittelt und eine Differenz der Temperaturwerte gebildet. Durch
Vergleichen der gebildeten Differenz mit einer zu erwartenden Differenz,
welche aufgrund der Wirksamkeit des Abgasbehandlungselements als
Wärmesenke oder als Wärmequelle sich in der Abgasleitung
einstellen sollte, kann beurteilt werden, ob ein Abgasbehandlungselement
in der Abgasleitung vorhanden ist bzw. ob ein falsches Abgasbehandlungselement
in der Abgasleitung angeordnet ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten
Art zu schaffen, mittels welchem weiter reichende, die Abgasanlage
betreffende Aussagen zu treffen sind.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindungen sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben
einer Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, bei welchem Temperaturwerte
in wenigstens zwei voneinander verschiedenen Bereichen einer Abgasleitung
ermittelt werden und bei welchem eine Differenz der Temperaturwerte
gebildet wird, ist vorgesehen, dass ein stromabwärts der
wenigstens zwei voneinander verschiedenen Bereiche angeordnetes
Abgasbehandlungselement in Abhängigkeit von der Differenz
der Temperaturwerte angesteuert wird.
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Durch
das Ermitteln der Temperaturwerte in den wenigstens zwei voneinander
verschiedenen, stromaufwärts des Abgasbehandlungselements
angeordneten Bereichen ist es ermöglicht, für
das stromabwärts der Bereiche angeordnete Abgasbehandlungselement
eine Vorhersage eines Temperaturverlaufs in der Abgasanlage zu treffen.
Wird stromaufwärts ein Temperaturgradient in der Abgasanlage erkannt,
so kann das stromabwärts angeordnete Abgasbehandlungselement
gezielt angesteuert werden. Hierbei kann auf vorteilhafte Weise
das Ansteuern des Abgasbehandlungselements erfolgen, bevor der Temperaturgradient
das Abgasbehandlungselement erreicht hat.
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So
können Vorhersagen bezüglich dem Abgasbehandlungselement
bevorstehenden Temperaturen getroffen werden, und/oder es können
Tendenzen bevorstehender Temperaturen erhalten werden. So ermöglicht
es das Verfahren, weiter reichende, die Abgasanlage betreffende
Aussagen zu treffen.
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Auf
weiter vorteilhafte Weise wird durch das Ansteuern einer Temperaturbeeinflussung
des Abgasbehandlungselements entgegengewirkt, wobei die Temperaturwerte
in jeweils stromaufwärts und stromabwärts wenigstens
eines eine Temperatur des Abgases verändernden Bauteils,
insbesondere wenigstens eines weiteren Abgasbehandlungselements,
angeordneten Bereichen ermittelt werden.
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Aufgrund
vergleichsweise hoher Wärmekapazitäten von in
der Abgasanlage angeordneten Abgasbehandlungselementen breitet sich
die Temperatur verzögert stromabwärts auf. Diese
zeitliche Verzögerung kann so genutzt werden, um anhand
der Temperaturwerte, welche in den stromaufwärts des Abgasbehandlungselements
angeordneten, voneinander verschiedenen Bereichen ermittelt werden, Rückschlüsse
auf das stromabwärts angeordnete Abgasbehandlungselement
zu ziehen.
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Durch
Bilden der Differenzen der Temperaturwerte kann aufgrund der Wärmefortpflanzung
in der Abgasanlage eine Vorhersage der Temperatur für das
stromabwärts angeordnete Abgasbehandlungselement getroffen
werden. Dadurch ist es ermöglicht, das stromabwärts
angeordnete Abgasbehandlungselement vor einer unerwünschten
Temperaturbeeinflussung, etwa vor einer Temperaturerhöhung,
durch das Ansteuern zu schützen.
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Das
stromabwärts angeordnete Abgasbehandlungselement kann als
SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction, selektive, katalytische
Reduktion) ausgebildet sein, in welchem üblicherweise ein
harnstoffhaltiges Reduktionsmittel unter Bildung von Ammoniak im
Abgas vorhandene Stickoxide reduzieren kann. Es kann durch rechtzeitiges
Ansteuern des SCR-Katalysators verhindert werden, dass eine Temperaturerhöhung
des SCR-Katalysators zu einem Desorbieren von eingespeichertem Ammoniak führt,
ohne dass der Ammoniak in einer Stickoxid-Reduktionsreaktion umgesetzt
wird.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche
Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
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1 einen
Ausschnitt einer stark schematisierten Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs
gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
bei welcher in zwei voneinander verschiedenen Bereichen einer Abgasleitung
zwei Temperatursensoren angeordnet sind;
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2 eine
derartige Abgasanlage gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
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3 eine
derartige Abgasanlage gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel,
wobei in der Abgasleitung vier Temperatursensoren angeordnet sind;
und
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4 ein
zeitlicher Verlauf von Temperaturwerten, welche mittels der vier
Temperatursensoren gemäß 3 ermittelt
wurden.
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1 zeigt
einen Ausschnitt einer Abgasanlage 10, welche einer vorliegend
nicht gezeigten Verbrennungskraftmaschine eines ebenfalls nicht
gezeigten Kraftfahrzeugs nachgeschaltet ist. Eine Abgasleitung 12 der
Abgasanlage 10 weist gemäß 1 zwei
voneinander verschiedene, in Abgasströmungsrichtung hintereinander
angeordnete Bereiche auf, in welchen ein erster Temperatursensor 14 und ein
zweiter Temperatursensor 16 angeordnet sind.
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Zwischen
den zwei voneinander verschiedenen Bereichen, in welchen mittels
der Temperatursensoren 14, 16 Temperaturwerte
ermittelt werden, ist ein Abgasbehandlungselement 18 angeordnet. Das
in 1 gezeigte Abgasbehandlungselement 18 kann
als Partikelfilter oder Oxidationskatalysator oder als ein anderes
vorzugsweise reinigungswirksames Bauelement ausgebildet sein.
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Mittels
Strömungspfeilen 20 ist eine Richtung von beim
Betreiben der Verbrennungskraftmaschine in der Abgasanlage 10 strömendem
Abgas veranschaulicht. Der erste Temperatursensor 14 ist stromaufwärts
des Abgasbehandlungselements 18 angeordnet, und der zweite
Temperatursensor 16 stromabwärts des Abgasbehandlungselements 18.
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Stromabwärts
des zweiten Temperatursensors 16 ist ein weiteres Abgasbehandlungselement 22 angeordnet,
welches gemäß 1 als SCR-Katalysator
ausgebildet ist. Wird mittels des ersten Temperatursensors 14 ein
Temperaturanstieg in dem Bereich der Abgasleitung 12 ermittelt,
welcher dem ersten Temperatursensor 14 zugeordnet ist,
so breitet sich die ansteigende Temperatur verzögert stromabwärts
aus. Dies liegt insbesondere an der Wärmekapazität
des zwischen dem ersten Temperatursensor 14 und dem zweiten
Temperatursensor 16 angeordneten Abgasbehandlungselements 18.
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Dadurch
ist es ermöglicht, das stromabwärts angeordnete
Abgasbehandlungselement 22 in Abhängigkeit von
einer Differenz der mittels des ersten Temperatursensors 14 und
des zweiten Temperatursensors 16 ermittelten Temperaturwerte
anzusteuern. Hierbei kann durch das Ansteuern ein gezieltes Abbauen
von in dem Abgasbehandlungselement 22 gespeichertem Ammoniak
bewirkt werden, bevor ein Temperaturanstieg das Abgasbehandlungselement 22 erreicht
und es so zu einer unerwünschten Desorption von Ammoniak
kommt. Beispielsweise kann infolge des Ansteuerns der in dem SCR-Katalysator gespeicherte
Ammoniak umgesetzt und somit abgebaut werden und/oder es kann ein
weiteres Zudosieren von harnstoffhaltigem Reduktionsmittel zu dem SCR-Katalysator
unterbunden oder entsprechend der zu erwartenden Temperaturentwicklung
vermindert oder auch erhöht werden.
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Die
in den zwei voneinander verschiedenen Bereichen der Abgasleitung 12 angeordneten
Temperatursensoren 14 und 16 stromaufwärts
des Abgasbehandlungselements 22 ermöglichen also
ein frühzeitiges Erkennen eines ansteigenden oder abfallenden
Temperaturgradienten in der Abgasanlage 10. Durch das Ansteuern
des Abgasbehandlungselements 22 kann einer temperaturbedingten,
insbesondere unerwünschten Beeinflussung des Abgasbehandlungselements 22 oder
seiner Eigenschaften oder seines Verhaltens entgegengewirkt werden.
Insbesondere kann das Abgasbehandlungselement 22 vorausschauend
derart angesteuert werden, dass auf zu erwartende temperaturbedingte
Auswirkungen auf sein Verhalten bereits im Vorfeld reagiert wird. Besonders
vorteilhaft ist eine durch zeitliche Extrapolation von durch die
Temperatursensoren 14, 16 ermittelten Temperaturverläufen
ermöglichte Verkürzung von Totzeiten bei einem
geregelten Betrieb des Abgasbehandlungselements 22.
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2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der Abgasanlage 10.
Hierbei sind zwischen dem ersten Temperatursensor 14 und
dem zweiten Temperatursensor 16 eine Mehrzahl von Abgasbehandlungselementen 18 angeordnet.
Diese thermisch wirksamen Abgasbehandlungselemente 18,
deren Wärmeaufnahme und/oder Wärmeabgabe einen
Einfluss auf ein Fortpflanzen der Wärme in der Abgasleitung 12 hat,
können einen Oxidationskatalysator umfassen, welcher einem,
insbesondere beschichteten, Partikelfilter vorgeschaltet ist.
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Durch
die Mehrzahl der Abgasbehandlungselemente 18 ist die Wärmefortpflanzung
in der Abgasleitung 12 besonders stark verzögert.
Dadurch verbleibt in dem Ausführungsbeispiel der Abgasanlage 10 gemäß 2 besonders
viel Zeit zum der Temperaturbeeinflussung des Abgasbehandlungselements 22 entgegenwirkenden
bzw. angepassten Ansteuern des Abgasbe handlungselements 22,
bevor ein ansteigender oder abfallender Temperaturgradient den SCR-Katalysator
erreichen kann.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Abgasanlage 10,
bei welcher jeweils stromaufwärts und stromabwärts
der Abgasbehandlungselemente 18, 22 ein Temperatursensor 14, 16, 24, 26 angeordnet
ist. Vergleicht man den mittels des ersten Temperatursensors 14 ermittelten
Temperaturwert mit dem mittels des vierten Temperatursensors 26 ermittelten
Temperaturwert, so liegt aufgrund der zwischen dem ersten Temperatursensor 14 und
dem vierten Temperatursensor 26 angeordneten Komponenten
der Abgasanlage 10 ein vergleichsweise großer
Temperaturgradient vor. Der vierte Temperatursensor 26 ist
hierbei stromabwärts des als SCR-Katalysator ausgebildeten
Abgasbehandlungselements 22 angeordnet und gibt somit Aufschluss über
in dem SCR-Katalysator vorliegende Temperaturen.
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Durch
ein Vergleichen der Temperaturwerte:
- – erster
Temperatursensor 14 und vierter Temperatursensor 26,
- – zweiter Temperatursensor 16 und vierter
Temperatursensor 26 sowie
- – dritter Temperatursensor 24 und vierter
Temperatursensor 26
und Bilden von Differenzen
der entsprechenden Temperaturwerte sind so besonders genaue Informationen über
bevorstehende Änderungen der Temperatur in dem Bereich
der Abgasleitung 12 zu gewinnen, welchem der vierte Temperatursensor 26 zugeordnet ist.
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Durch
das Vergleichen von mittels der Mehrzahl der in Reihe und in verschiedenen
Bereichen der Abgasleitung 12 angeordneter Temperatursensoren 14, 16, 24, 26 ermittelten Temperaturwerte
kann besonders gut ein stromabwärts zu erwartender Temperaturverlauf
beschrieben werden. Ebenso kann eine Geschwindigkeit des Temperaturverlaufs
bestimmt werden.
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Des
Weiteren kann durch Vergleichen der mittels der Temperatursensoren 14, 16, 24, 26 ermittelten
Temperaturwerte beurteilt werden, ob ein Wärmeeintrag mit
entsprechender Temperaturveränderung bis zu der durch Ansteuern
zu schützenden Komponente, vorliegend also des Abgasbehandlungselements 22,
durchgegeben wird. Ebenso kann beurteilt werden, ob die Temperaturveränderung durch
die Wärmekapazität der stromaufwärts
angeordneten Abgasbehandlungselemente 18 gestoppt oder
gar verringert werden kann.
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4 zeigt
vier Temperaturverlaufskurven 14', 16', 24', 26'.
Die vier Temperaturverlaufskurven 14', 16', 24', 26' beschreiben
eine Veränderung der Temperatur in der Abgasanlage 10 gemäß 3, wobei
für jede Temperaturverlaufskurve 14', 16', 24', 26' Temperaturwerte
als Funktionen der auf einer Abszisse aufgetragenen Zeit t aufgetragen
sind.
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Die
Temperaturverlaufskurve 14' ist hierbei der mittels des
ersten Temperatursensors 14 in der Abgasanlage 10 gemäß 4 ermittelte
Temperaturverlauf bei einem Ansteigen der Temperatur in der Abgasanlage 10,
etwa infolge eines Betreibens der Verbrennungskraftmaschine unter
Hochlast.
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Die
Temperaturverlaufskurve 14' veranschaulicht ausgehend von
einem konstanten ersten Temperaturniveau 28 ein rasches
Ansteigen auf ein zweites, ebenfalls konstantes Temperaturniveau 30. Die
Temperaturverlaufskurve 16' zeigt ein entsprechendes, zeitversetztes
Ansteigen der Temperatur von dem ersten Temperaturniveau 28 auf
das zweite Temperaturniveau 30, welche mittels des zweiten Temperatursensors 16 gemäß 3 ermittelt
wird. Analog steigen die mittels des dritten Temperatursensors 24 und
des vierten Temperatursensors 26 ermittelten Temperaturverlaufskurven 24' und 26' zeitverzögert
jedoch mit annähernd gleicher Geschwindigkeit von dem ersten
Temperaturniveau 28 auf das zweite Temperaturniveau 30.
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Ein
Abstand in Richtung der Abszisse zwischen der ersten Temperaturverlaufskurve 14' und der
zweiten Temperaturverlaufskurve 16' ist hierbei größer
als ein Abstand zwischen der zweiten Temperaturverlaufskurve 16' und
der dritten Temperaturverlaufskurve 24'. Daraus lässt
sich ableiten, dass das Abgasbehandlungselement 18, welches
zwischen dem zweiten Temperatursensor 16 und dem dritten Temperatursensor 24 angeordnet
ist, eine geringere Wärmekapazität aufweist als
das zwischen dem ersten Temperatursensor 14 und dem zweiten
Temperatursensor 16 angeordnete Abgasbehandlungselement 18.
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Selbstverständlich
können einzelne Temperaturwerte anstatt mittels der Temperatursensoren 14, 16, 24, 26 auch
mittels einer Kennlinie oder mittels eines Kennfelds in Abhängigkeit
von Betriebsparametern der Verbrennungskraftmaschine ermittelt werden.
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Ebenso
können die Abgasbehandlungselemente 18 auch nicht
reinigungswirksame Komponenten der Abgasanlage 10, etwa
einen Turbolader, einen Schalldämpfer oder dergleichen
umfassen.
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Des
Weiteren ist es vorstellbar, weniger oder mehr Temperatursensoren 14, 16, 24, 26 als
vorliegend gezeigt vorzusehen und/oder die Temperaturwerte in weniger
oder mehr voneinander verschiedenen Bereichen als vorliegend beschrieben
zu ermitteln.
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Beispielsweise
sind Kombinationen der in 2 und in 3 gezeigten
Anordnungen der Temperatursensoren 14, 16, 24, 26 vorstellbar,
so dass Temperaturwerte stromaufwärts und stromabwärts einzelner
Abgasbehandlungselemente 18 und/oder stromaufwärts
und stromabwärts einer Gruppe von Abgasbehandlungselementen 18 ermittelt
werden können.
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Ebenso
können als Temperaturwerte zeitliche Ableitungen von Temperaturen
ermittelt und, insbesondere unter Differenzbildung, miteinander
verglichen werden. Das Ermitteln von Temperaturwerten kann auch
ein Vergleichen mit Schwellenwerten umfassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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