DE-102022112605-B4 - Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung zur Führung eines Trägermassenstroms

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms einer mittels eines Heizelementes (12) beheizbaren Abgasanlage (4) eines Verbrennungsmotors (18), umfassend die Schritte: - Aktivieren eines Heizelementes (12) zum Heizen der Abgasnachbehandlungskomponente (8), - Erwärmen der Abgasnachbehandlungskomponente (8) über die Strahlungswärme des Heizelementes (12), - Erfassen (100) eines aktuellen Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) an der Leitung (6) mittels eines Temperatursensors (10), - Vergleichen (200) des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit einem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ), - Erstellen (300) einer Diagnose in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit der Leitung (6) auf Basis des Vergleiches des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit dem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ), wobei auf Basis der erstellten Diagnose in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit der Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms eine Gefahr einer Überhitzung des Heizelementes (12) abgeschätzt wird, und wobei auf Basis der Abschätzung weiterführende Maßnahmen eingeleitet werden.

Inventors

• Andreas Weisshaar
• Lukas Engin

Assignees

• DR. ING. H.C. F. PORSCHE AKTIENGESELLSCHAFT

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20220519

Claims (9)

1. Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms einer mittels eines Heizelementes (12) beheizbaren Abgasanlage (4) eines Verbrennungsmotors (18), umfassend die Schritte: - Aktivieren eines Heizelementes (12) zum Heizen der Abgasnachbehandlungskomponente (8), - Erwärmen der Abgasnachbehandlungskomponente (8) über die Strahlungswärme des Heizelementes (12), - Erfassen (100) eines aktuellen Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) an der Leitung (6) mittels eines Temperatursensors (10), - Vergleichen (200) des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit einem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ), - Erstellen (300) einer Diagnose in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit der Leitung (6) auf Basis des Vergleiches des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit dem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ), wobei auf Basis der erstellten Diagnose in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit der Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms eine Gefahr einer Überhitzung des Heizelementes (12) abgeschätzt wird, und wobei auf Basis der Abschätzung weiterführende Maßnahmen eingeleitet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass das Erfassen (100) eines aktuellen Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) an der Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms in Strömungsrichtung des Trägermassenstroms vor einer Abgasnachbehandlungskomponente (8) erfolgt, vorzugsweise in Strömungsrichtung des Trägermassenstroms vor einem Heizelement (12) zum Heizen der Abgasnachbehandlungskomponente (8).
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , dass bezüglich der Ausführung des Verfahrens zwischen einem ersten Fall mit deaktiviertem Heizelement (12) und einem zweiten Fall mit aktiviertem Heizelement (12) unterschieden wird, wobei sich insbesondere der vordefinierte Referenztemperaturverlauf (T Ref ) im ersten Fall von dem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ) im zweiten Fall unterscheidet.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Vergleichen (200) des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit dem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ) auf Basis eines Verlaufs eines Ist-Temperaturgradienten (T' Ist ) mit dem Verlauf eines Referenztemperaturgradienten (T' Ref ) erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet , dass das Vergleichen (200) des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit dem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ) auf Basis des Verlaufs des Ist-Temperaturgradienten (T' Ist ) mit dem Verlauf eines Referenztemperaturgradienten (T' Ref ) einen Vergleich eines initialen Temperatur Ist-Gradientenwertes (T' Ist-lnitial ) mit einem initialen Temperatur Referenz-Gradientenwert (T' Ref-Initial ) umfasst, wobei vorzugsweise bereits über den Vergleich des initialen Temperatur Ist-Gradientenwertes (T' lst-lnitial ) mit dem initialen Temperatur Referenz-Gradientenwert (T' Ref-lnitial ) eine Vordiagnose erstellt wird.
6. System (2) zur Ermittlung einer Fehlfunktion an einer Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms, wobei das System (2) dazu eingerichtet ist, das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 auszuführen, umfassend: - eine Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms, - eine Sekundärluftquelle (14) mit einem Sekundärluftleitsystem (16) zur Zuführung von Sekundärluft zu der Leitung (6), - eine stromabwärts des Trägermassenstroms nach der Leitung (6) angeordnete Abgasnachbehandlungskomponente (8) zur Abgasnachbehandlung, - ein zwischen der Leitung (6) und der Abgasnachbehandlungskomponente (8) angeordnetes Heizelement (12) zum Heizen der Abgasnachbehandlungskomponente (8), - ein stromabwärts des Trägermassenstroms vor dem Heizelement (12) an der Leitung (6) angeordneter Temperatursensor (10) zur Erfassung (100) eines aktuellen Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) an der Leitung (6), dadurch gekennzeichnet , dass das System (2) derart ausgebildet ist, dass auf Basis eines Vergleiches des erfassten Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) mit einem vordefinierten Referenztemperaturverlauf (T Ref ) eine Diagnose in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit der Leitung (6) erstellbar ist.
7. System (2) nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine zweite Leitung (6) zur Führung eines Trägermassenstroms, zumindest eine zweite stromabwärts des Trägermassenstroms nach der Leitung (6) angeordnete Abgasnachbehandlungskomponente (8) und zumindest ein zweites zwischen der Leitung (6) und der Abgasnachbehandlungskomponente (8) angeordnetes Heizelement (12) zum Heizen der Abgasnachbehandlungskomponente (8) vorgesehen ist, wobei die zumindest zweite Leitung (6), die zumindest zweite Abgasnachbehandlungskomponente (8) und das zumindest zweite Heizelement (12) vorzugsweise parallel zu der ersten Leitung (6), zu der ersten Abgasnachbehandlungskomponente (8) und zu dem ersten Heizelement (12) angeordnet sind.
8. System (2) nach Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest ein zweiter stromabwärts des Trägermassenstroms vor dem zweiten Heizelement (12) an der zweiten Leitung (6) angeordneter zweiter Temperatursensor (10) zur Erfassung (100) eines aktuellen Ist-Temperaturverlaufs (T Ist ) an der zweiten Leitung (6) vorgesehen ist.
9. Fahrzeug, umfassend ein System (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8 .

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung zur Führung eines Trägermassenstroms sowie ein Fahrzeug, aufweisend ein derartiges System. Zur Sicherstellung einer Minimierung einer Abgasemission kann die Abgasanlage von verbrennungsmotorbetriebenen Fahrzeugen aufgeheizt werden, bspw. mittels einer elektrisch betriebenen Heizscheibe. Zur Aufheizung der Abgasanlage kann die Heizscheibe hierbei mit einem Trägermassenstrom durchströmt werden, der auf einen der Heizscheibe nachgelagerten Katalysator gerichtet ist und diesen aufheizt. Das Heizen kann dabei sowohl vor Motorstart, als auch während eines aktiven Motorlaufs erfolgen. Der Trägermassenstrom kann über unterschiedliche Wege, bspw. Sekundärluftpumpen oder auch elektrisch betriebene Abgasturbolader bereitgestellt werden. Wenn jedoch kein Trägermassenstrom bzw. kein ausreichend starker Trägermassenstrom vorhanden ist, ergibt sich das Problem, dass es zu einer Überhitzung und Schädigung der Heizscheibe kommen kann. Eine Beeinträchtigung des Trägermassenstroms kann zum Beispiel durch Leckagen (bspw. über Leitungsbrüche), das Klemmen von Ventilen in Leitungsteilen oder ein Verkoken oder Verstopfen der Leitungen entstehen. Eine klassische Sekundärluftsystemdiagnose wird zudem in der Regel erst nachgelagert an eine Sekundärluftphase durchgeführt. Eine nachgelagerte Diagnose kann bei einer Beeinträchtigung des Trägermassenstroms je nach Bestromungsvorgabe jedoch bereits zu spät sein um einer Schädigung einer Heizscheibe durch Überhitzen vorbeugen zu können. Aus dem Stand der Technik, bspw. der DE 10 2004 053 955 A1, der DE 10 2017 115 408 A1, der US 5 060 474 A, der JP H03 15 619 A sowie der Veröffentlichung van Basshuysen, Schäfer (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotoren. 7. Auflage. Springer Vieweg: Wiesbaden, 2015. S. 838, 839 sind Systeme und Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung zur Führung eines Trägermassenstroms bekannt. Allerdings sind die aus dem Stand der Technik bekannten Systeme und Verfahren in der Regel zu ungenau, um eine Fehlfunktion einer Leitung zur Führung eines Trägermassenstroms zuverlässig erkennen und bewerten zu können. Insbesondere fehlt es den bekannten Systemen und Verfahren hierbei an einer Berücksichtigung der Erwärmung von Leitungen zur Führung eines Trägermassenstroms durch Heizelemente zum Aufheizen von Abgasnachbehandlungskomponenten. Die DE 10 2004 001 330 A1 offenbart ein Verfahren zur Diagnose eines Sekundärluftsystems einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird ein Maß für die Sekundärluft aus dem thermischen Verhalten im Thermoreaktor ermittelt und bewertet. Das Maß für die Sekundärluft wird aus der Bewertung des zeitlichen Temperaturverlaufs ermittelt. Ferner wird das Maß für die Sekundärluft mit einem Temperatur-Schwellenwert verglichen und auf Basis des Vergleichsergebnis ein Diagnosesignal bereitgestellt. In der US 5 412 943 A ist eine Sekundärluftzufuhrvorrichtung gezeigt, wobei die Sekundärluftzufuhrvorrichtung eine Pumpe, ein Steuerventil, eine Heizung und eine Steuereinheit zur Steuerung dieser Komponenten umfasst. Ferner umfasst die Sekundärluftzufuhrvorrichtung ein Luftzufuhrrohr, über das die Sekundärluftzufuhrvorrichtung mit dem Auspuffrohr gekoppelt ist, um Sekundärluft einzuleiten. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die voranstehend beschriebenen Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bzw. ein System vorzuschlagen, das auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine schnelle und zuverlässige Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung zur Führung eines Trägermassenstroms garantiert. Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein System mit den Merkmalen des Anspruchs 6 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System sowie dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann. Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Ermittlung einer Fehlfunktion einer Leitung zur Führung eines Trägermassenstroms einer mittels eines Heizelementes beheizbaren Abgasanlage eines Verbrennungsmotors vorgesehen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst dabei die Schritte eines Erfassens eines aktuellen Ist-Temperaturverlaufs an der Leitung mittels eines Temperatursensors eines Vergleichens des erfassten Ist-Temperaturverlaufs mit einem vordefinierten Referenztemperaturverlauf sowie eines Erstellens einer Diagnose in Bezug auf eine Funktionsfähigkeit der Leitung auf Basis des Vergleiches des