DE102014200167A1

DE102014200167A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Erkennung einer Wasserdurchfahrt

Info

Publication number: DE102014200167A1
Application number: DE102014200167.6A
Authority: DE
Inventors: Ariel Di Miro; Andy Tiefenbach; Bernhard Kamp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2014-01-09
Filing date: 2014-01-09
Publication date: 2015-07-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuer- und Auswerteeinheit, zum Erkennen einer Wasserdurchfahrt und einer damit verbundenen Abkühlung eines Abgastraktes einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei der Abgastrakt mindestens einen Abgassensor zur Überwachung der Funktionalität einer Abgasreinigungsanlage im Abgastrakt aufweist, und der Abgassensor zumindest zeitweise mit hohen Temperaturen betrieben wird und bauartbedingt eine Thermoschockempfindlichkeit aufweist, und wobei bei Erkennung einer Wasserdurchfahrt Schutzmaßnahmen für die Abgasreinigungsanlage des Fahrzeugs oder für den oder die im Abgastrakt angeordneten Abgassensoren eingeleitet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Waterkennungskriterium oder ein Fluterkennungskriterium auf Basis einer Auswertung einer Kombination von mehreren verschiedenen Erkennungskriterien und/ oder Ausschlusskriterien bestimmt wird, wobei durch Verknüpfungen eine Gewichtung der Erkennungs- oder Ausschlusskriterien erfolgt. Damit können Schäden an Abgassensoren oder an Komponenten der Abgasreinigungsanlage infolge der starken Abkühlung bei Wasserkontakt minimiert werden, da Watfahrten sicher erkannt werden können. Die im Fahrzeug vorhandene Sensorik kann dabei ohne zusätzlichen Hardware-Aufwand genutzt werden.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen einer Wasserdurchfahrt und einer damit verbundenen Abkühlung eines Abgastraktes einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei der Abgastrakt mindestens einen Abgassensor zur Überwachung der Funktionalität einer Abgasreinigungsanlage im Abgastrakt aufweist, und der Abgassensor zumindest zeitweise mit hohen Temperaturen betrieben wird und bauartbedingt eine Thermoschockempfindlichkeit aufweist, und wobei bei Erkennung einer Wasserdurchfahrt Schutzmaßnahmen für die Abgasreinigungsanlage des Fahrzeugs oder für den oder die im Abgastrakt angeordneten Abgassensoren eingeleitet werden.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung, insbesondere eine Steuer- und Auswerteeinheit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Abgassensoren, wie z.B. Lambdasonden, Partikelsensoren oder Stickoxidsensoren, nach dem Stand der Technik basieren auf keramischen Sensorelementen, welche im Betrieb zumindest zeitweise beheizt werden.
Partikelsensoren (PM) werden heute beispielsweise zur Überwachung des Rußausstoßes von Brennkraftmaschinen und zur On Bord Diagnose (OBD), beispielsweise zur Funktionsüberwachung von Partikelfiltern, z.B. eines Dieselpartikelfilters (DPF) eingesetzt. Ein solcher resistiver Partikelsensor ist in der DE 101 33 384 A1 beschrieben. Der Partikelsensor ist aus zwei ineinander greifenden, kammartigen Elektroden aufgebaut, die zumindest teilweise von einer Fanghülse überdeckt sind. Lagern sich Partikel aus einem Gasstrom an dem Partikelsensor ab, so führt dies zu einer auswertbaren Änderung der Impedanz des Partikelsensors, aus der auf die Menge angelagerter Partikel und somit auf die Menge im Abgas mitgeführter Partikel geschlossen werden kann.
Ist der Partikelsensor voll beladen, werden die angelagerten Partikel in einer Regenerationsphase mit Hilfe eines in dem Partikelsensor integrierten Heizelements verbrannt. Dafür wird die Keramik des Sensorelements auf hohe Temperaturen, üblicherweise auf > 600°C, erhitzt. In dieser Regenerationsphase reagiert das Sensorelement empfindlich auf große lokale Temperaturänderungen bzw. auf einen Thermoschock, wie er durch auftreffendes Wasser oder Wassertropfen auftreten kann. Ein derartiger Thermoschock kann zu Rissen im Sensorelement führen. Deshalb wird vom Motorsteuergerät eine Sensorregeneration nur dann angefordert, wenn laut Wärmemengenberechnung im Motorsteuergerät kein Wasser mehr an der Sensoreinbauposition vorhanden sein kann.
Weiterhin muss verhindert werden, dass während die Temperatur des Sensorelements derartiger Abgassensoren größer als eine bestimmte Schwellwerttemperatur ist, typischerweise ca. 200°C, eine Beaufschlagung mit Wasser auftritt. Deshalb erfolgt der Betrieb mit einer Beheizung mit einer Temperatur > 200°C der Abgassensoren, insbesondere nach einem Kaltstart, solange sich noch Kondensat im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine befinden kann, erst nach einer bestimmten Zeit, in der man davon ausgehen kann, dass in dieser Zeit alles Wasser entweder verdampft ist oder in Form von Tröpfchen aus dem Abgasstrang durch Gasstöße im Fahrbetrieb ausgetragen wurde. Dieser Zeitpunkt wird typischerweise als Taupunktende (TPE) bezeichnet und hängt von vielen Bedingungen ab, weshalb dieser applikativ für jeden Fahrzeugtyp bestimmt werden muss. Der Betrieb der Abgassensoren bei Temperaturen > 200°C ist dann erlaubt, solange keine Kondensation von Wasser im Abgasstrang im Bereich der Sensoreinbaustelle infolge einer Abkühlung erfolgt.
Durch starke Beaufschlagung der Abgasanlage mit Wasser von außen, z.B. während einer Watfahrt oder beim zu Wasser lassen eines Bootes an einer Slip-Rampe kann Wasser in die Abgasanlage eindringen, wodurch es zu einer starken Abkühlung der Abgasanlage kommen kann. Diese Abkühlung kann je nach Abgasanlagenkonfiguration nicht vom Motorsteuergerät erkannt werden, aber zu einer Gefährdung durch Thermoschock am Sensorelement der Abgassensoren führen. Dieser Fall ist bisher in der Datierung des Taupunktendes nicht abgedeckt, da die bisherigen Abgassensoren typischerweise überwiegend motornah im Abgasstrang der Brennkraftmaschine verbaut sind und daher ein Wasserkontakt bei einer Watfahrt sehr unwahrscheinlich war. Durch den Einsatz neuerer Abgassensoren, wie insbesondere Partikel- oder Stickoxidsensoren, die systembedingt weit hinten im Abgasstrang platziert sind, ist es notwendig, die Funktionalität der Taupunktende-Bestimmung zu erweitern. Dazu muss eine Watfahrt erkannt werden, wie dies bisher nicht möglich ist.
Weiterhin ist es wichtig, eine Watfahrt frühzeitig zu erkennen, um Zeit zu haben, geeignete Maßnahmen zu ergreifen, den Sensor zu schützen. Die zu schützende Sensorelemente können bei Temperaturen bis über 800°C betrieben werden, so dass eine Abkühlung unter 300°C mehrere Sekunden bis Minuten betragen kann.
Weiterhin kann es vorkommen, dass bei einer Fahrt durch oder im Wasser der Abgastrakt mit Wasser von innen geflutet wird, z.B. wenn das Fahrzeug bzw. der Motor im Wasser für eine gewisse Zeit abgestellt wird, und Wasser bis zum Sensorort vordringen kann und das Sensorelement umspült. Bei dem später erfolgten Wiederstart des Motors mit geflutetem Abgastrakt verändern sich die Kaltstartphasen und das Taupunktende dadurch erheblich, was bisher nicht erkannt werden kann. Es wird länger dauern als bei einem normalen Start, bis sämtliches Wasser ausgetragen ist. Auch dieser Fall muss erkannt werden, um den Sensor vor Thermoschock zu schützen. Weiterhin kann es beim Fluten des Partikelsensors vorkommen, dass es in Folge der Wasserbenetzung des Sensorelements dazu kommen kann, dass die Leitfähigkeit des Wassers als Rußbeaufschlagung fehlinterpretiert wird.
Die DE 10 2012 008 462 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftwagens, bei welchem wenigstens ein einer Abgasanlage zum Führen von Abgas des Kraftwagens zugeordneter Sensor zum Erfassen wenigstens einer Eigenschaft des Abgases mittels eines korrespondierenden Heizelements durch Aktivieren des Heizelements beheizt wird. Dabei ist vorgesehen, dass das Heizelement deaktiviert wird, wenn eine mittels eines Erfassungselementes erfasste Temperatur zumindest einer Komponente der Abgasanlage einen vorgebbaren Schwellenwert unterschreitet. Es wird auch ein Fluterkennungsverfahren vorgeschlagen, bei dem infolge einer Temperaturunterschreitung des Schwellenwertes auf eine Wasserdurchfahrt des Kraftwagens und eine daraus resultierende, zumindest teilweise Umspülung der Abgasanlage durch Wasser geschlossen wird.
In weiteren noch nicht veröffentlichten Parallelanmeldungen der Anmelderin, u.a. z.B. die Anmeldung mit dem internen Aktenzeichen R.351847, werden weiterhin Waterkennungskriterien sowie Fluterkennungskriterien beschrieben, die in dem vorgeschlagenen Verfahren mit verwendet werden. Weiterhin wird auch in der ebenfalls noch nicht veröffentlichten Anmeldung der Anmelderin mit dem internen Aktenzeichen R.347466 eine Nutzung einer Kombination von Kriterien zur Freigabe der Beheizung des Abgassensors beschrieben.
Es ist daher Aufgabe dieser Erfindung, ein demgegenüber verbessertes Verfahren für eine Erkennung einer Watfahrt bereitzustellen, mit dem eine möglichst sichere Erkennung eines Watzustandes mithilfe mehrerer Kriterien zu realisieren, so dass o.g. Sensorschädigungen bzw. Fehldiagnosen vermieden werden können.
Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens entsprechende Vorrichtung, insbesondere eine Steuer- und Auswerteeinheit, bereitzustellen.
Offenbarung der Erfindung
Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Waterkennungskriterium oder ein Fluterkennungskriterium auf Basis einer Auswertung einer Kombination von mehreren verschiedenen Erkennungskriterien und/oder Ausschlusskriterien bestimmt wird, wobei durch Verknüpfungen eine Gewichtung der Erkennungs- oder Ausschlusskriterien erfolgt. Verknüpfungen im Sinne der Erfindung können logische Verknüpfungen, wie z.B. UND-, OR- oder XOR-Verknüpfungen, oder Summationsverknüpfungen sein. Vorteilhaft ist hierbei, dass für die meisten Fahrzeugapplikationen keine eindeutigen Kriterien bekannt sind, an denen eine Watfahrt sicher erkannt werden kann. Mit dem hier beschriebenen Konzept zu einer Entscheidungslogik ist es jedoch möglich, mithilfe nicht-eindeutiger Kriterien eine möglichst sichere Erkennung des Watzustandes zu realisieren, ohne dass unnötig oft eine Unterbrechung der Aktivitäten des Abgassensors erfolgt. Damit können Schäden an Abgassensoren oder an Komponenten der Abgasreinigungsanlage infolge der starken Abkühlung bei Wasserkontakt minimiert werden, da Watfahrten sicher erkannt werden können.
Dies geschieht insbesondere dann, wenn eine Waterkennung oder Fluterkennung als Ergebnis ausgegeben wird, wenn eine vorgebbare Anzahl der Erkennungsmerkmale und keines der Ausschlusskriterien erfüllt ist.
Dabei kann in einer Verfahrensvariante vorgesehen sein, dass Erkennungs- und/ oder Ausschlusskriterien ihrerseits aus untereinander verknüpften Unterkriterien gebildet werden.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass eine Aufhebung eines erkannten Watzustandes durch logische Kombinationen von einzelnen nicht eindeutigen Kriterien ermöglicht wird.
Eine besonders bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die Erkennungs- und/ oder Ausschlusskriterien gewichtet werden und mit den gewichteten Ausgangsgrößen der einzelnen Prüfungen eine Summe gebildet wird, welche mit einem applizierbaren Summen-Schwellwert verglichen wird, wobei bei Erreichen oder Überschreitung des Summen-Schwellwertes als Ergebnis der Prüfung ein Watzustand erkannt und bei Unterschreitung des Summen-Schwellwertes kein Watzustand erkannt oder ein bereits erkannter Watzustand aufgehoben wird. Diese Verfahrensvariante zur Waterkennung hat den Vorteil, dass es in der Applikation flexibel an die Kriterien des jeweiligen Fahrzeugs angepasst werden kann.
Dabei kann vorgesehen sein, dass für die Gewichtung jedem erfüllten Erkennungsoder Ausschlusskriterium ein applizierbarer Summand zugeordnet wird. Schwächere Kriterien für das Erkennen eines Watzustandes können durch Auswahl eines kleineren Summanden so mit anderen Kriterien verknüpft werden, dass sie nicht alleine eine Erkennung des Watzustandes auslösen können. Eindeutigere Kriterien können stärker gewichtet werden. Ferner ist es möglich, auch Ausschlusskriterien zu formulieren, indem der zugehörige Summand und Schwellwert so hoch gewählt werden, dass dieses Kriterium erfüllt sein muss, um den Summen-Schwellwert überschreiten zu können. Dies setzt voraus, dass die Summe der Summanden aller Erkennungskriterien kleiner sein muss als der Summand eines der Ausschlusskriterien.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass bei einer Nicht-Erfüllung der Erkennungs- oder Ausschlusskriterien der Wert Null zur Summenbildung ausgegeben wird.
In einer Verfahrensvariante kann vorgesehen sein, dass die Erkennungs- und Ausschlusskriterien auf Basis einer Fuzzy-Logik miteinander verknüpft und ausgewertet werden. Hierbei bietet die Fuzzy-Logik den Vorteil, dass auch „unscharfe“ Bewertungskriterien zu einer eindeutigen Wat- oder Fluterkennung herangezogen werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass Wahrscheinlichkeiten in die Berechnung mit einbezogen werden können, so dass insgesamt ein verlässliches Ergebnis erzielt werden kann.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn als Erkennungskriterium eine absolute Temperatur eines Abgastemperatursensors oder einer Temperaturmesseinrichtung des Abgassensors, eine zeitliche Änderung einer Differenz zwischen einer durch Waten unbeeinflussten Temperatur und einer durch den Watzustand beeinflussten Temperatur, eine Gangwahl, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/ oder weitere im Fahrzeug vorhandene Sensoren, wie Abstandssensoren mit entsprechenden Schwellwerten verglichen werden. Hierbei bietet insbesondere die Betrachtung der zeitlichen Änderung der Differenz zwischen einer durch Waten unbeeinflussten Temperatur und der durch den Watzustand beeinflussten Temperatur signifikante Signalhübe beim Auftreten eines Watzustandes. Zudem kann mit diesem Kriterium auch zwischen einem Watzustand oder gar einer Flutung des Abgastraktes bzw. des Abgassensors unterschieden werden, was durch einen Vergleich mit unterschiedlich hohen Schwellwerten geschehen kann. Dabei hat sich gezeigt, dass insbesondere die Mäandertemperatur T_M an einem als Partikelsensor ausgelegten Abgassensor sich stark ändert, wenn der Partikelsensor bei einer Watfahrt gekühlt oder gar beim Fluten mit Wasser umspült wird. Als vom Waten unbeeinflusste Temperatur kann vorteilhaft eine modellierte Abgastemperatur T_Amod herangezogen werden. Aber auch die Gangwahl oder die Geschwindigkeit können vorteilhaft als Erkennungsmerkmale für eine Waterkennung herangezogen werden, da man davon ausgehen kann, dass eine Watfahrt in einem kleinen Gang bzw. bei geringer Fahrzeuggeschwindigkeit durchgeführt wird.
Werden als Ausschlusskriterien die absolute Temperatur eines Abgastemperatursensors oder einer Temperaturmesseinrichtung des Abgassensors, die Gangwahl und/oder die Fahrzeuggeschwindigkeit mit entsprechenden Schwellwerten verglichen, kann daraus ebenfalls ein verlässliches Ausschlusskriterium generiert werden. So deuten beispielsweise hohe Temperaturen bei einem Abgastemperatursensor oder bei einem Abgassensor, z.B. die bereits erwähnte Mäandertemperatur T_M bei dem Partikelsensor oder eine Temperatur im Bereich eines SCR-Katalysators im Abgastrakt der Brennkraftmaschine darauf hin, dass keine Abkühlung stattgefunden hat und damit offensichtlich auch keine Watfahrt vorliegt, da diese Temperaturen ansonsten eher stark vom Waten beeinflusst werden. Auch eine vergleichsweise hohe Fahrzeuggeschwindigkeit und/ oder eine Fahrt mit einem hohen Gang kann als Indiz gewertet werden, dass keine Watfahrt vorliegt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen Erkennungs- und Ausschlusskriterien für eine Wat- und eine Fluterkennung unterschieden und diese getrennt ausgewertet werden. In der Regel können dann unterschiedliche Grenzwerte für die Erkennungs- und Ausschlusskriterien beim Waten oder bei einer Flutung, welche durchaus gleich sein können, appliziert werden.
Um Störungen oder Fehlinterpretationen auszuschließen, ist es von Vorteil, wenn die Erkennungs- und Ausschlusskriterien erst nach einer bestimmten Zeit zur Berechnung weiterverarbeitet und/oder die physikalischen Eingangsgrößen der Erkennungs- und Ausschlusskriterien einer Signalfilterung, z.B. einer Tiefpassfilterung, unterzogen werden. Kurzzeitig auftretende Signalspitzen können damit unterdrückt werden und es kann infolge dessen eine robuste Wat- oder Fluterkennung realisiert werden.
Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit ein Waterkennungskriterium oder ein Fluterkennungskriterium auf Basis einer Auswertung einer Kombination von mehreren verschiedenen Erkennungskriterien und Ausschlusskriterien bestimmbar ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung Einrichtungen, wie logische Verknüpfungseinheiten sowie Gewichtungseinheiten und Prüfeinheiten aufweist, mit dem das Verfahren, wie es zuvor in seinen Varianten beschrieben wurde, durchführbar ist. Die Funktionalität kann durch eine Softwareergänzung innerhalb einer Steuer- und Auswerteeinheit für eine Abgasreinigungsanlage realisiert werden, so dass der applikative Zusatzaufwand gering ist. Zusätzlich kann der Fahrer mittels einer Anzeige oder Warnleuchte im Cockpit informiert werden, wenn ein Waten oder gar ein Eindringen von Wasser in den Abgastrakt erkannt wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur grundsätzlichen Logik zur Verknüpfung von Erkennungs- und Ausschlusskriterien zu einer Waterkennung und
2 ein weiteres Blockdiagramm zur Logik von Summationsverknüpfungen anhand eines Beispiels zur Waterkennung.
Die Erfindung beschreibt eine Erkennung eines Watzustands durch Nutzung einer Kombination von Erkennungskriterien, die alle erfüllt sein müssen und Ausschlusskriterien, von denen keines erfüllt sein darf. Hierbei können Kriterien wiederum aus ihrerseits untereinander verknüpften Unterkriterien zusammengesetzt sein. Ebenso wird die Aufhebung eines Watzustands durch logische Kombination von einzeln nicht eindeutigen Kriterien ermöglicht.
1 zeigt in einem Blockdiagramm 1 zur grundsätzlichen Logik die Verknüpfungen von Erkennungs- und Ausschlusskriterien zu einer Waterkennung. Dazu werden in mehreren Prüfeinheiten 30 eine entsprechende Anzahl von Eingangsgrößen 10 mit einer entsprechenden Anzahl von applizierbaren Grenzwerten 20 verglichen, wobei bei den Eingangsgrößen 10 und den dazugehörigen Grenzwerten 20 zwischen Eingangsgrößen und Grenzwerten für ein Erkennungskriterium sowie Eingangsgrößen und Grenzwerten für ein Ausschlusskriterium unterschieden wird.
So wird beispielhaft eine 1. Eingangsgröße für ein 1. Erkennungskriterium 11 in einer 1. Prüfeinheit 31 mit einem 1. Grenzwert für ein 1. Erkennungskriterium 21 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 1. Ausgangsgröße 41 zur Verfügung steht. Weiterhin wird im gezeigten Beispiel eine 2. Eingangsgröße für ein 2. Erkennungskriterium 12 in einer 2. Prüfeinheit 32 mit einem 2. Grenzwert für ein 2. Erkennungskriterium 22 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 2. Ausgangsgröße 42 zur Verfügung steht.
Für die Ausschlusskriterien wird entsprechend verfahren. Eine 1. Eingangsgröße für ein 1. Ausschlusskriterium 14 wird in einer 3. Prüfeinheit 33 mit einem 1. Grenzwert für ein 1. Ausschlusskriterium 24 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 3. Ausgangsgröße 43 zur Verfügung steht. Weiterhin wird im gezeigten Beispiel eine 2. Eingangsgröße für ein 2. Ausschlusskriterium 15 in einer 4. Prüfeinheit 34 mit einem 2. Grenzwert für ein 2. Ausschlusskriterium 25 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 4. Ausgangsgröße 44 zur Verfügung steht.
Als Ergebnis dieser Prüfung erhält man eine entsprechende Anzahl von Ausgangsgrößen 40 (41, 42, 43, 44) die getrennt für Erkennungs- und Ausschlusskriterien zweier Gewichtungsmasken 50, oder auch Bit-Masken, zugeführt werden, mit denen durch externe Vorgabewerte eine Gewichtung der einzelnen Ausgangsgrößen 40 (41, 42, 43, 44) stattfinden kann. Ausgangsseitig werden alle so gewichteten Ausgangsgrößen 40 (41, 42, 43, 44) für alle Erkennungskriterien und für alle Ausschlusskriterien getrennt jeweils einer ODER-Verknüpfung 60 zugeführt. Die Logik-Ausgänge beider ODER-Verknüpfungen 60 sind mit einer UND-Verknüpfung 70 zusammengeführt, so dass als Ergebnis-Bit 80 angezeigt wird, ob ein Watzustand erkannt (true) oder nicht erkannt (false) wurde.
Erkennungskriterien für einen Watzustand können sein:

• Eine absolute Temperatur: Wenn eine absolute Temperatur eines Abgastemperatursensors oder einer Temperaturmesseinrichtung des Abgassensors, z.B. eines Partikelsensors, unter eine definierte Schwelle fällt,
• Temperaturänderungen: Wenn eine zeitliche Änderung einer Differenz zwischen einer durch Waten unbeeinflussten Temperatur, z.B. ein modellierter Temperaturwert T_Amod, und einer durch den Watzustand beeinflussten Temperatur, z.B. eine Mäandertemperatur T_M des Partikelsensors, einen Grenzwert überschreitet, so wird ein Watzustand erkannt. Dabei können sowohl die erste als auch die zweite zeitliche Ableitung der Temperaturdifferenz bewertet werden. Weiterhin können mehrere solche Temperaturdifferenzen für eine Waterkennung herangezogen werden. Ein entsprechendes Auswerteverfahren zur Waterkennung ist in der Parallelanmeldung mit dem internen Aktenzeichen R.351847 beschrieben,
• Gangwahl: Gang < Schwelle. So wird üblicherweise eine Watfahrt beispielsweise nur in einem kleinen Gang durchgeführt,
• Geschwindigkeit des Fahrzeugs: Fahrgeschwindigkeit < Schwelle. So wird üblicherweise ein Watfahrt nur bei kleinen Fahrzeuggeschwindigkeiten, z.B. unter 10 km/h durchgeführt,
• Weitere im Fahrzeug vorhandene Sensorik, insbesondere für Fahrerassistenzsysteme mit Abstandserkennung, derzeit basierend auf Ultraschall- oder Radar- Abstandssensoren: Diese Sensoren erkennen eine schnell abnehmende Distanz, eine sehr geringe Distanz bis hin zu null Abstand oder ein unplausibles Signal. Ein entsprechendes Auswerteverfahren ist in einer weiteren Parallelanmeldung mit dem internen Aktenzeichen R.351846 beschrieben.

Ausschlusskriterien für eine Waterkennung (d.h. eine Erkennung eines Watzustandes wird unterbrochen):

• Absolute Temperaturen: Wenn eine absolute Temperatur eines Abgastemperatursensors oder einer Temperaturmesseinrichtung des Abgassensors, z.B. des Partikelsensors, über eine definierte Schwelle liegt,
• Gangwahl: Gang > Schwelle,
• Geschwindigkeit des Fahrzeugs: Fahrgeschwindigkeit > Schwelle.

Dabei kann berücksichtigt werden, dass ein einmalig erkannter Watzustand aufgehoben werden kann, wenn mehrere Kriterien erfüllt sind, die durch eine UND-Verknüpfung miteinander verbunden sind.
In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Erkennungs- und Ausschluss-Kriterien gewichtet werden und in Summe eine vorgegebene Erkennungsgrenze überschreiten müssen um einen Watzustand zu erkennen. Bei Unterschreitung der Grenze wird der Watzustand aufgehoben.
Im Einzelnen werden bei einer Summationsverknüpfung folgende Regeln angewendet:

• Jedem Erkennungs- oder Ausschlusskriterium wird ein applizierbarer Summand zugeordnet,
• Ist das Erkennungs- oder Ausschlusskriterium erfüllt, wird der jeweilige Summand zu einer Gesamtsumme hinzu addiert. Ist umgekehrt das Kriterium nicht erfüllt, so trägt das jeweilige Kriterium nicht zur Gesamtsumme bei, d.h. es wird der Wert 0 addiert,
• Überschreitet die Summe einen applizierbaren Schwellwert, so wird auf einen Watzustand geschlossen.

Diese Verfahrensvariante zur Waterkennung hat den Vorteil, dass es in der Applikation flexibel an die Kriterien des jeweiligen Fahrzeugs angepasst werden kann. Schwächere Kriterien für das Erkennen eines Watzustandes können durch Auswahl eines kleineren Summanden so mit anderen Kriterien verknüpft werden, dass sie nicht alleine eine Erkennung des Watzustandes auslösen können. Stärkere Kriterien können höher gewichtet werden. Ferner ist es möglich, auch Ausschlusskriterien zu formulieren, indem der zugehörige Summand und Schwellwert so hoch gewählt werden, dass dieses Kriterium erfüllt sein muss, um den Summen-Schwellwert 111 (siehe 2) überschreiten zu können. Dies setzt voraus, dass die Summe der Summanden aller Erkennungskriterien kleiner sein muss als der Summand eines der Ausschlusskriterien.
2 zeigt in einem weiteren Blockdiagramm 1 die Logik von Summationsverknüpfungen anhand eines Beispiels zur Waterkennung.
Hierbei wird beispielhaft die 1. Eingangsgröße für ein 1. Erkennungskriterium 11 in der 1. Prüfeinheit 31 mit dem 1. Grenzwert für ein 1. Erkennungskriterium 21 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 1. Ausgangsgröße 41 zur Verfügung steht. In diesem Fall wird die absolute Temperatur, z.B. die Mäandertemperatur T_M des Partikelsensors mit einer Schwelle „limitT_M“ verglichen. Liegt diese unter dieser Schwelle, wird als 1. Ausgangsgröße 41 ein „true“-Wert ausgegeben. In den nachfolgend geschalteten Gewichtungseinheiten 90 wird in der zugehörigen 1. Gewichtungseinheit 91 ein Summand, hier im Beispiel der Wert 0,5 bei einem „true“-Wert erzeugt und in einer nachfolgenden Summenbildungseinheit 100 auf addiert.
Weiterhin wird im gezeigten Beispiel die 2. Eingangsgröße für ein 2. Erkennungskriterium 12 in der 2. Prüfeinheit 32 mit dem 2. Grenzwert für ein 2. Erkennungskriterium 22 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 2. Ausgangsgröße 42 zur Verfügung steht. In diesem Fall wird der Gradient, d.h. die erste zeitliche Ableitung, der Temperaturdifferenz aus der Mäandertemperatur T_M des Partikelsensors und der modellierten Abgastemperatur T_Amod gebildet und mit einer Schwelle „limitGRADIENT“ verglichen. Liegt der Wert für den Gradienten über dieser Schwelle, wird als 2. Ausgangsgröße 42 ein „true“-Wert ausgegeben. In der nachfolgend geschalteten zugehörigen 2. Gewichtungseinheit 92 wird ein Summand, hier im Beispiel der Wert 1 bei einem „true“-Wert erzeugt und in der nachfolgenden Summenbildungseinheit 100 auf addiert.
Für die Ausschlusskriterien wird entsprechend verfahren. Im gezeigten Beispiel wird die 1. Eingangsgröße für ein 1. Ausschlusskriterium 14 in der 3. Prüfeinheit 33 mit dem 1. Grenzwert für ein 1. Ausschlusskriterium 24 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 3. Ausgangsgröße 43 zur Verfügung steht. In diesem Fall wird die Fahrgeschwindigkeit als Kriterium herangezogen. Liegt diese unterhalb z.B. 40 km/h, wird als 3. Ausgangsgröße 43 ein „true“-Wert ausgegeben. In den nachfolgend geschalteten zugehörigen 3. Gewichtungseinheit 93 wird ein Summand, hier im Beispiel der Wert 5 bei einem „true“- Wert erzeugt und in der nachfolgenden Summenbildungseinheit 100 auf addiert. Andererseits, d.h. wenn das Fahrzeug zu schnell ist, wird der Wert 0 addiert.
Weiterhin wird im gezeigten Beispiel eine 3. Eingangsgröße für ein 3. Erkennungskriterium 13 in einer 4. Prüfeinheit 34 mit einem 3. Grenzwert für ein 3. Erkennungskriterium 23 verglichen, so dass bei Erfüllung eine 4. Ausgangsgröße 44 zur Verfügung steht. In diesem Fall wird ebenfalls die Fahrgeschwindigkeit als Kriterium herangezogen. Liegt diese unterhalb z.B. 7 km/h, wird als 4. Ausgangsgröße 44 ein „true“-Wert ausgegeben. In der nachfolgend geschalteten zugehörigen 4. Gewichtungseinheit 94 wird ein Summand, hier im Beispiel der Wert 0,5 bei einem „true“-Wert erzeugt und in der nachfolgenden Summenbildungseinheit 100 auf addiert. Andererseits, d.h. wenn das Fahrzeug zu schnell ist, wird der Wert 0 addiert.
Die derart in der Summenbildungseinheit 100 auf addierten Werte werden abschließend in einer Summenprüfung 110 unterzogen, wobei die Summe der gewichteten Ausgangsgrößen mit dem Summen-Schwellwert 111 verglichen wird. Ist die Summe ≥ dem Summen-Schwellwert 111, im gezeigten Beispiel als Wert 6 vorgegeben, wird ein Ergebnis-Bit 80 mit dem Wert „true“ ausgegeben, d.h. es wurde ein Watzustand sicher erkannt. Liegt die Summe unter dem Summen-Schwellwert 111 (hier 6), wird als Wert „false“ ausgegeben, d.h. es wurde keine Watfahrt erkannt.
Die Vorgaben der Summanden wurde im gezeigten Beispiel derart gewählt, dass eine Unterschreitung der Mäandertemperatur T_M oder der Fahrgeschwindigkeit von beispielsweise 7 km/h nicht jeweils alleine ausreichen würde, um einen Watzustand zu erkennen. Diese Bedingungen können jeweils nur im Zusammenwirken mit anderen Erkennungs-Bedingungen eine Waterkennung auslösen. Die zeitliche Ableitung der Temperaturdifferent zwischen der Mäandertemperatur T_Mund der modellierten Abgastemperatur T_Amod(d(T_Amod – T_M)/dt) kann jedoch als alleiniges Erkennungskriterium eine Waterkennung auslösen, allerdings nur, wenn das Fahrzeug nicht zu schnell ist. Die Bedingung Fahrgeschwindigkeit ≥ 40 km/h ist hier als Ausschlusskriterium konfiguriert, d.h. wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, ist unabhängig von den Erkennungskriterien keine Waterkennung möglich, da der Summen-Schwellwert 111, hier 6, nicht erreicht werden kann.
Anstelle der Summationsverknüpfung können die Erkennungs- bzw. Ausschlusskriterien auch auf Basis einer Fuzzy-Logik verknüpft und ausgewertet werden.
Weiterhin kann es sinnvoll sein, zwischen einer Watfahrt ohne Flutung und einer Flutung zu differenzieren. In dem Falle wird die genannte Funktionalität gedoppelt und es werden getrennte Ausgabeergebnisse, d.h. getrennte Ergebnis-Bits 80, generiert.
Hinsichtlich der Vermeidung von Fehlinterpretationen werden in einer bevorzugten Ausführungsvariante die Erkennungs- bzw. Ausschlusskriterien nicht sofort gültig, sondern es wird eine zeitliche Entprellung des Vorliegens des jeweiligen Kriteriums vorgesehen. Ferner kann es sinnvoll sein, für physikalische Eingangsgrößen, wie beispielsweise für Temperaturgrößen, eine geeignete Filterung, z.B. eine PT1-Filterung, vorzusehen, bevor sie in den jeweiligen Vergleich eingehen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10133384 A1 [0004]
DE 102012008462 A1 [0010]

Claims

Verfahren zum Erkennen einer Wasserdurchfahrt und einer damit verbundenen Abkühlung eines Abgastraktes einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei der Abgastrakt mindestens einen Abgassensor zur Überwachung der Funktionalität einer Abgasreinigungsanlage im Abgastrakt aufweist, und der Abgassensor zumindest zeitweise mit hohen Temperaturen betrieben wird und bauartbedingt eine Thermoschockempfindlichkeit aufweist, und wobei bei Erkennung einer Wasserdurchfahrt Schutzmaßnahmen für die Abgasreinigungsanlage des Fahrzeugs oder für den oder die im Abgastrakt angeordneten Abgassensoren eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Waterkennungskriterium oder ein Fluterkennungskriterium auf Basis einer Auswertung einer Kombination von mehreren verschiedenen Erkennungskriterien und/ oder Ausschlusskriterien bestimmt wird, wobei durch Verknüpfungen eine Gewichtung der Erkennungs- oder Ausschlusskriterien erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Waterkennung oder Fluterkennung als Ergebnis ausgegeben wird, wenn eine vorgebbare Anzahl der Erkennungsmerkmale und keines der Ausschlusskriterien erfüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Erkennungsund/ oder Ausschlusskriterien ihrerseits aus untereinander verknüpften Unterkriterien gebildet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufhebung eines erkannten Watzustandes durch logische Kombinationen von einzelnen nicht eindeutigen Kriterien ermöglicht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungs- und/ oder Ausschlusskriterien gewichtet werden und mit den gewichteten Ausgangsgrößen (40) der einzelnen Prüfungen eine Summe gebildet wird, welche mit einem applizierbaren Summen-Schwellwert (111) verglichen wird, wobei bei Erreichen oder Überschreitung des Summen-Schwellwertes (111) als Ergebnis der Prüfung ein Watzustand erkannt und bei Unterschreitung des Summen-Schwellwertes (111) kein Watzustand erkannt oder ein bereits erkannter Watzustand aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Gewichtung jedem erfüllten Erkennungs- oder Ausschlusskriterium ein applizierbarer Summand zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Nicht-Erfüllung der Erkennungs- oder Ausschlusskriterien der Wert Null zur Summenbildung ausgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungs- und Ausschlusskriterien auf Basis einer Fuzzy-Logik miteinander verknüpft und ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Erkennungskriterium eine absolute Temperatur eines Abgastemperatursensors oder einer Temperaturmesseinrichtung des Abgassensors, eine zeitliche Änderung einer Differenz zwischen einer durch Waten unbeeinflussten Temperatur und einer durch den Watzustand beeinflussten Temperatur, eine Gangwahl, eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und/ oder weitere im Fahrzeug vorhandene Sensoren, wie Abstandssensoren mit entsprechenden Schwellwerten verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausschlusskriterien die absolute Temperatur eines Abgastemperatursensors oder einer Temperaturmesseinrichtung des Abgassensors, die Gangwahl und/ oder die Fahrzeuggeschwindigkeit mit entsprechenden Schwellwerten verglichen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Erkennungs- und Ausschlusskriterien für eine Wat- und eine Fluterkennung unterschieden und diese getrennt ausgewertet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungs- und Ausschlusskriterien erst nach einer bestimmten Zeit zur Berechnung weiterverarbeitet und/ oder die physikalischen Eingangsgrößen der Erkennungs- und Ausschlusskriterien einer Signalfilterung unterzogen werden.
Vorrichtung zum Erkennen einer Wasserdurchfahrt und einer damit verbundenen Abkühlung eines Abgastraktes einer Brennkraftmaschine eines Fahrzeugs, wobei der Abgastrakt mindestens einen Abgassensor zur Überwachung der Funktionalität einer Abgasreinigungsanlage im Abgastrakt aufweist, und der Abgassensor zumindest zeitweise mit hohen Temperaturen betreibbar ist und bauartbedingt eine Thermoschockempfindlichkeit aufweist, und bei Erkennung der Wasserdurchfahrt Schutzmaßnahmen für die Abgasreinigungsanlage des Fahrzeugs oder für den im Abgastrakt angeordneten Abgassensor einleitbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Steuer- und Auswerteeinheit ein Waterkennungskriterium oder ein Fluterkennungskriterium auf Basis einer Auswertung einer Kombination von mehreren verschiedenen Erkennungskriterien und Ausschlusskriterien bestimmbar ist, wobei die Steuer- und Auswerteeinrichtung Einrichtungen, wie logische Verknüpfungseinheiten sowie Gewichtungseinheiten (90) und Prüfeinheiten (40) aufweist, mit dem das Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 13 durchführbar ist.