DE102010009424B4

DE102010009424B4 - Bordeigene Diagnose von Temperatursensoren für ein System für selektive katalytische Reduktion

Info

Publication number: DE102010009424B4
Application number: DE102010009424.2A
Authority: DE
Inventors: Yue-Yun Wang; Yongsheng He
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2014-09-11
Anticipated expiration: 2030-02-27
Also published as: DE102010009424A1; US8515710B2; US20100235141A1; CN101845983A; CN101845983B

Abstract

Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Temperatursensor, der in einer Kombination vorhanden ist, die einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasbehandlungssystem umfasst, das eine Katalysatorkammer umfasst, wobei das System einen oberstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit vorhandenen Motorabgasen vor ihrem Eintritt in die Katalysatorkammer angeordnet ist, und einen unterstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit behandelten Motorabgasen, die die Katalysatorkammer verlassen, angeordnet ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen einer ersten festgelegten Temperatur und einer zweiten festgelegten Temperatur; Vorsehen eines Diagnosezeitraums; Vorsehen eines kritischen Differenzwerts; Vorsehen eines Zeitüberschreitungswerts; Betreiben des Motors; Bestimmen eines ersten Zeitpunkts, zu dem die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors die erste festgelegte Temperatur erreicht; Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts, zu dem die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors die zweite festgelegte Temperatur erreicht; Bestimmen eines dritten Zeitpunkts, zu dem der vom unterstromigen Temperatursensor gelieferte Temperaturmesswert die erste festgelegte Temperatur erreicht; Bestimmen eines Zeitintervalls, das die Menge an Zeit darstellt, die zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt abgelaufen ist; Bestimmen der Differenz zwischen dem Zeitintervall und dem Diagnosezeitraum; und Anzeigen einer Fehlerbedingung für den unterstromigen Temperatursensor beim Auftreten von mindestens einem der Ereignisse, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Folgendem besteht: die Differenz zwischen dem Zeitintervall und dem Diagnosezeitraum ist größer als der kritische Differenzwert; und der unterstromige Temperatursensor erreicht die erste festgelegte Temperatur nicht vor dem Ablauf einer Menge an Zeit, die gleich dem Zeitüberschreitungswert ist, wie ab dem ersten Zeitpunkt gemessen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Diagnose für Motorsysteme, die mit verschiedenen Sensoren ausgestattet sind und insbesondere auf ein Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Temperatursensor.
HINTERGRUND
Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist beispielsweise aus der DE 101 12 139 A1 bekanntgeworden.
Ferner beschreibt die DE 10 2004 054 107 A1 ein Abgasreinigungsverfahren und -system, bei dem ein Paar Temperatursensoren stromaufwärts und stromabwärts eines Dieselpartikelfilters (DPF) angeordnet ist, um eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Abgastemperatur zu erfassen. Eine elektronische Steuereinheit schätzt eine stromabwärtige Abgastemperatur aus der tatsächlichen, stromaufwärtigen Abgastemperatur, wenn ein Motor in einem vorherbestimmten Zustand ist, wie beispielsweise einem Kaltstartzustand oder einem Hochgeschwindigkeits- und Hochlastzustand, bei denen keine katalytische Reaktionswärme in dem DPF erzeugt wird. Die Steuereinheit vergleicht dann die geschätzte stromabwärtige Temperatur mit der tatsächlich erfassten stromabwärtigen Temperatur und bestimmt eine Abgastemperatursensor-Fehlfunktion, wenn die Differenz zwischen den verglichenen Temperaturen groß ist.
Es ist bekannt, dass moderne Verbrennungsmotoren mit Steuersystemen zum Steuern ihres Betriebs, einschließlich ihrer Leistungseigenschaften und der Behandlung von ausströmenden Abgasströmen, die von solchen Motoren entstammen, ausgestattet sind. Eine solche Steuerung über den Motorbetrieb und die Abgasströme wird weitgehend durch die Anordnung von verschiedenen Typen von Sensoren um die Motoren möglich gemacht, wobei die Sensoren Ausgangssignale aufweisen, die als Eingangssignale zu Steuermodulen geleitet werden, die wiederum mit verschiedenen Motorsteuermitteln, einschließlich unter anderem Kraftstoffzuführungssystemen, Abgasrückführungssystemen und Lufteinblasreaktorsystemen, in wirksamer Steuerung stehen.
Aufgrund der Art von Sensoren im Allgemeinen kommt es manchmal vor, dass einer oder mehrere Sensoren, die um einen Motor angeordnet sind, eine Beeinträchtigung der Betriebswirksamkeit, eine Verschlechterung der Leistung und sogar einen Ausfall, der sie für ihren vorgesehenen Zweck unbrauchbar macht, erfahren können. Ein Ausfall von Sensoren kann vorkommen, während ein Fahrer ein motorisiertes Fahrzeug fährt, in dem solche Motoren angeordnet sind und als Bewegungsleistungsmittel verwendet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Temperatursensor anzugeben.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 5 gelöst.
Eine Kombination umfasst einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasbehandlungssystem, das eine Katalysatorkammer, einen oberstromigen Temperatursensor, der in einem effektiven Erfassungskontakt mit vorhandenen Motorabgasen vor ihrem Eintritt in die Katalysatorkammer angeordnet ist, und einen unterstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit behandelten Motorabgasen, die die Katalysatorkammer verlassen, angeordnet ist, umfasst. Ein Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem in der Kombination vorhandenen Temperatursensor umfasst das Vorsehen einer ersten festgelegten Temperatur und einer zweiten festgelegten Temperatur, das Vorsehen eines Diagnosezeitraums, das Vorsehen eines kritischen Differenzwerts, das Vorsehen eines Zeitüberschreitungswerts, das Betreiben des Motors, das Bestimmen eines ersten Zeitpunkts, zu dem die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors die erste festgelegte Temperatur erreicht, das Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts, zu dem die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors die zweite festgelegte Temperatur erreicht, das Bestimmen eines dritten Zeitpunkts, zu dem der Temperaturmesswert, der vom unterstromigen Temperatursensor geliefert wird, die erste festgelegte Temperatur erreicht, das Bestimmen eines Zeitintervalls, das die Menge an Zeit darstellt, die zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt abgelaufen ist, das Bestimmen der Differenz zwischen dem Zeitintervall und dem Diagnosezeitraum und das Anzeigen einer Fehlerbedingung für den unterstromigen Temperatursensor beim Auftreten mindestens eines der Ereignisse, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die daraus, dass die Differenz zwischen dem Zeitintervall und dem Diagnosezeitraum größer ist als der kritische Differenzwert und der unterstromige Temperatursensor die erste festgelegte Temperatur vor dem Ablauf einer Menge an Zeit, die gleich dem Zeitüberschreitungswert ist, wie ab dem ersten Zeitpunkt gemessen, nicht erreicht, besteht.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Eine oder mehrere Ausführungsformen werden nun beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors und von Zubehörteilen, die zu seinem Betrieb gehören, gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 ein Komponentensystem eines Nachbehandlungssystemzubehörs gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 graphisch eine Varianz der Temperatur, die durch Sensoren gemessen wird, wenn ein Motor den Betrieb beginnt, gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt;
4 einen Ablaufplan eines beispielhaften Prozesses gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitstellt;
5 einen Ablaufplan eines beispielhaften Prozesses gemäß der vorliegenden Offenbarung bereitstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In den Zeichnungen, die nur zur Erläuterung von beispielhaften Ausführungsformen vorgesehen sind, zeigt nun 1 eine schematische Ansicht eines Verbrennungsmotors 70 mit Kolben und Zylindern und von Zubehörteilen, die zu seinem Betrieb gehören, gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Der Verbrennungsmotor kann entweder ein Motor mit Fremdzündung oder ein Motor mit Kompressionszündung sein und ist in bevorzugten Ausführungsformen durch Kolben angetrieben. Ein Lufteinlasskanal 3 leitet Umgebungsluft auf ihrem Weg zu einem oder mehreren Motorzylindern. Ein Abgaskanal 5 leitet Abgas vom Verbrennungsmotor 70, wenn es während seines normalen Betriebs ausgestoßen wird. In einigen Ausführungsformen ist ein Kompressor 7 vorgesehen, um die Einlassluft zu komprimieren, wobei somit ihre Dichte erhöht wird, um eine höhere Konzentration an Sauerstoff in der dem Motor zugeführten Luft vorzusehen. Der Kompressor 7 kann durch ein Turbinenrad 9, das im Abgaskanal angeordnet ist, durch eine Welle angetrieben werden, wie es auf dem Fachgebiet der Turboladung bekannt ist. In einer Ausführungsform wird die Rückführung von Abgasen mittels eines selektiv betätigbaren Ventils 13 bewirkt, das in einem Kanal 21 angeordnet ist, der zwischen dem Lufteinlasskanal 3 und dem Abgaskanal 5 vorgesehen ist. In solchen Ausführungsformen ist vorzugsweise ein Kühler 15 vorgesehen, um die Temperatur der zurückgeführten Abgase zu verringern, bevor sie mit Luft vermischt werden, die durch den Lufteinlasskanal 3 eingelassen wird. Ein Druckluftkühler 11 ist vorzugsweise auf der Hochdruckseite des Kompressors 7 vorgesehen, wenn er vorhanden ist, um einiges der Wärme, die sich durch die Kompression der Einlassluft ergibt, abzuführen. In bevorzugten Ausführungsformen ist ein Nachbehandlungssystem 10 zwischen einem Auslasskrümmer des Motors 70 und dem Punkt am Abgaskanal 5, an dem die Abgase an die Atmosphäre abgegeben werden, angeordnet. In einer Ausführungsform umfasst das Nachbehandlungssystem 10 einen Oxidationskatalysator, einen Partikelfilter und ein System für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) für Stickstoffoxide (”NOx”). Obwohl die vorstehend beschriebenen verschiedenen Komponenten in einer schematischen Ansicht dargestellt sind, ist für einen Fachmann auf dem Gebiet in dem Umfang, in dem solche Konfigurationen auf dem Fachgebiet allgemein bekannt sind, zu erkennen, dass viele der beschriebenen Elemente, einschließlich des Lufteinlasskanals und des Abgaskanals, durch einteilige Gussstücke, wie z. B. Einlass- und Auslasskrümmer, vorgesehen sein können, die eine oder mehrere von solchen Komponenten umfassen. In einer Ausführungsform ist der Motor 70 ein Motor mit Kompressionszündung, der unter Verwendung von Dieselfraktionen, Ölen oder Estern wie z. B. ”Biodiesel” als Kraftstoff arbeitet. In einer anderen Ausführungsform ist der Motor 70 ein Motor mit Fremdzündung, der unter Verwendung von Benzin, Ethanol, Gemischen davon oder anderen normalerweise flüssigen Kohlenwasserstoffen und Oxygenaten als Kraftstoff betrieben wird.
Der Betrieb des Motors 70 kann vorteilhafterweise gesteuert werden, indem Sensoren 17 und Sensoren 19 an den dargestellten allgemeinen Stellen entlang des in 1 gezeigten Lufteinlasskanals 3 bereitgestellt werden. Geeignete Sensoren 17 umfassen ohne Begrenzung solche Sensoren wie Lufteinlassdruck- und Lufteinlasstemperatursensoren, die nützlich sind, um die Einlasskrümmertemperatur und den Einlasskrümmerdruck zu messen. Geeignete Sensoren 19 umfassen ohne Begrenzung solche Sensoren wie Luftmassendurchsatzsensoren, Umgebungsluft-Temperatursensoren und Umgebungsluft-Drucksensoren. In bevorzugten Ausführungsformen liefern die vorhandenen verschiedenen Sensoren Eingangssignale zu mindestens einem Steuermodul, das wirksam mit verschiedenen Vorrichtungen verbunden ist, die zum Steuern der Verbrennung und des Motorbetriebs nützlich sind, einschließlich ohne Begrenzung des Kompressorladedrucks, der Abgasrückführung, der Dosierung eines Reduktionsmittels in einen ausströmenden Abgasstrom und in einigen Fällen der Ventilzeitsteuerung.
Das Steuermodul ist vorzugsweise ein digitaler Universalcomputer, der im Allgemeinen einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit, Speichermedien mit einem nicht flüchtigen Speicher, einschließlich eines Festwertspeichers (ROM) und eines elektrisch programmierbaren Festwertspeichers (EPROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM), einen Hochgeschwindigkeitstakt, eine Analog-Digital-Schaltungsanordnung (A/D-Schaltungsanordnung) und eine Digital-Analog-Schaltungsanordnung (D/A-Schaltungsanordnung) und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltungsanordnung und Eingabe/Ausgabe-Vorrichtungen (E/A) und eine geeignete Signalkonditionierungs- und Signalpufferschaltungsanordnung umfasst. Das Steuermodul weist einen Satz von Steueralgorithmen mit residenten Programmbefehlen und Kalibrierungen auf, die im nicht flüchtigen Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die gewünschten Funktionen bereitzustellen. Die Algorithmen werden typischerweise während vorgegebener Schleifenzyklen ausgeführt, so dass jeder Algorithmus mindestens einmal in jedem Schleifenzyklus ausgeführt wird. Die Algorithmen werden von der Zentraleinheit ausgeführt und sind betriebsfähig, um Eingangssignale von den vorstehend erwähnten Erfassungsvorrichtungen zu überwachen und unter Verwendung von vorgegebenen Kalibrierungen Steuer- und Diagnoseroutinen auszuführen, um den Betrieb der Aktuatoren zu steuern. Die Schleifenzyklen werden typischerweise in regelmäßigen Intervallen, beispielsweise alle 3,125, 6,25, 12,5, 25 und 100 Millisekunden, während des anhaltenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt. Alternativ können die Algorithmen in Ansprechen auf das Eintreten eines Ereignisses, wie z. B. eines spezifischen Kurbelwinkelorts, ausgeführt werden.
2 zeigt ein Komponentensystem eines Nachbehandlungssystems 10 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. 2 zeigt einen Abgaskanal 5 mit einer Katalysatorkammer 23, die als Segment entlang seiner Länge angeordnet ist, wobei die Katalysatorkammer 23 einen Reduktionskatalysator entweder in Form eines Katalysatorbetts oder eines monolithischen Materials enthält, durch das Motorabgase in der durch Pfeile angegebenen Richtung geleitet werden. Eine elektronisch betätigbare Abgabevorrichtung 31 (irgendeines Typs, der zum steuerbaren Abgeben eines flüssigen Reduktionsmittels aus einer Kanalleitung, in der ein flüssiges Reduktionsmittel unter Druck gehalten wird, nützlich ist) ist für den Abgaskanal 5 auf der oberstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 vorgesehen, um eine Beimischung eines verabreichten flüssigen Reduktionsmittels zu den strömenden Abgasen, die innerhalb des Abgaskanals 5 enthalten sind, zu bewirken. In einer Ausführungsform ist die Abgabevorrichtung 31 ein durch ein Solenoid gesteuertes Ventil. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die durch die Abgabevorrichtung 31 verabreichte Flüssigkeit innerhalb eines Tanks 25 enthalten und wird vom Tank 25 zur Abgabevorrichtung 31 über eine Kanalleitung 29 unter Verwendung einer Pumpe 41 und eines Leitungsdrucksensors 27 befördert, um den Flüssigkeitsdruck in der Kanalleitung 29 auf einem ausgewählten Druck zu halten, der ein beliebiger Druck zwischen etwa 15 psig und etwa 150 psig sein kann, einschließlich aller Drücke und Bereiche von Drücken dazwischen. Der Zweckmäßigkeit halber ist der Tank 25 mit einem Füllstandssensor versehen.
In 2 sind außerdem Sensoren 33, 35 gezeigt, die in einer bevorzugten Ausführungsform NOx-Sensoren sind. Der NOx-Sensor 33 ist so angeordnet, dass sein Erfassungselement mit Gasen, die im Abgaskanal 5 auf der oberstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 vorhanden sind, in effektivem Erfassungskontakt steht. Der NOx-Sensor 35 ist so angeordnet, dass sein Erfassungselement mit Gasen, die im Abgaskanal 5 auf der unterstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 vorhanden sind, in effektivem Erfassungskontakt steht.
Temperatursensoren 37, 39 sind in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen. Der Temperatursensor 37 ist so angeordnet, dass sein Erfassungselement mit Gasen, die im Abgaskanal 5 auf der oberstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 vorhanden sind, in effektivem Erfassungskontakt steht, und der Temperatursensor 39 ist so angeordnet, dass sein Erfassungselement mit Gasen, die im Abgaskanal 5 auf der unterstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 vorhanden sind, in effektivem Erfassungskontakt steht. In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die im Tank 25 enthaltene und durch die Abgabevorrichtung 31 in den Abgasstrom verabreichte Flüssigkeit ein ”flüssiges Reduktionsmittel”, das eine Substanz ist, die in der Lage ist, im Abgasstrom vorhandene Stickstoffoxide zu reduzieren, nachdem sie aus dem Motor 70 (1) ausgetreten sind. Die Reduktion geschieht vorzugsweise auf der Oberfläche eines in der Katalysatorkammer 23 angeordneten Katalysators.
In einer Ausführungsform umfasst das im Tank 25 enthaltene flüssige Reduktionsmittel eine wässerige Harnstofflösung. Flüssige Zusammensetzungen mit anderen Reduktionsmitteln, organisch und anorganisch, die auf dem Fachgebiet zum Reduzieren des Stickstoffoxidgehalts im ausströmenden Abgasstrom von einem Verbrennungsmotor bekannt sind, sind jedoch ebenso nützlich. Solche Alternativen können ein oder mehrere Materialien umfassen, deren Molekularstruktur mindestens ein Stickstoffatom umfasst, wobei mindestens ein Wasserstoffatom an das Stickstoffatom gebunden ist, einschließlich Harnstoff selbst und organisch substituierter Harnstoffe (gemeinsam ”ein Harnstoff”).
Während einer Betriebsart eines Verbrennungsmotors 70, der in Bezug auf 1 gezeigt und beschrieben ist, mit Zubehörteilen mit dem in Bezug auf 2 gezeigten und beschriebenen Komponentensystem weisen die NOx-Sensoren 33, 35 und die Temperatursensoren 37, 39 Ausgangssignale auf, die als Eingangssignale zu mindestens einem Steuermodul (nicht dargestellt) geliefert werden. Dies schafft eine Steuerung des Betriebs der Abgabevorrichtung 31, um wirksame Stickstoffoxide reduzierende Mengen an Flüssigkeit aus dem Tank 25 in die Abgase abzugeben, die im Abgaskanal 5 auf der oberstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 vorhanden sind, um die Menge an NOx, die in den so behandelten Abgasen vorhanden sind, auf ein vorbestimmtes Niveau zu reduzieren. Die Mengen an NOx, die in dem Abgaskanal 5 sowohl oberstromig als auch unterstromig der Katalysatorkammer vorhanden sind, werden von den Sensoren 33, 35 abgeleitet und diese Mengen können in einem Steuermodul leicht mathematisch verarbeitet werden, um unter anderem die Differenz des NOx-Gehalts eines Abgases, das vom Motor 70 erzeugt wird, sowohl vor als auch nach der Behandlung mit einem im Tank 25 enthaltenen flüssigen Reduktionsmittel auf einer in der Kammer 23 vorhandenen katalytischen Oberfläche zu bestimmen.
Häufig leiden Temperatursensoren unter Hardlimit-Ausfällen wie z. B. Kurzschlüssen oder unterbrochenen Stromkreisen. Diese Ausfallarten können durch Überwachen der Sensorspannung leicht detektiert werden. Ausfälle innerhalb des Arbeitsbereichs sind andererseits schwieriger zu detektieren. Ein Ereignis, das eintreten kann, ist der Ausfall eines Sensors wie z. B. eines Temperatursensors 37 oder 39. In einer möglichen Ausfallart versagt der Sensor 39, indem er ein Ausgangssignal liefert, das auf eine niedrigere als tatsächliche Temperatur im Abgasstrom auf der unterstromigen Seite der Katalysatorkammer 23 hinweist, aber immer noch ein Signal liefert und keinen Hardlimit-Ausfall erfährt. Wenn die verschiedenen vorhandenen Sensoren wirksam mit mindestens einem Steuermodul verbunden sind, das die Abgabe von Flüssigkeit aus dem Tank 25 durch die Abgabevorrichtung 31 in Ansprechen zumindest teilweise auf Eingangssignale mit Informationen von den Sensoren 37 und 39 steuert, kann eine fälschlich niedrige Angabe der Temperatur in den am Sensor 39 vorhandenen Gasen verursachen, dass mehr der Flüssigkeit aus dem Tank 25 abgegeben wird als ansonsten abgegeben werden sollte, um die NOx unter einem vorbestimmten Pegel zu halten. Ebenso kann eine fälschlich niedrige Angabe der Temperatur in den am Sensor 37 vorhandenen Gasen verursachen, dass weniger der Flüssigkeit aus dem Tank 25 abgegeben wird, was zu weniger Reduktion von NOx führt, als erwünscht ist.
Gemäß einer Ausführungsform dieser Offenbarung wird die vom Temperatursensor 39 gemeldete Temperatur mit jener des oberstromigen Temperatursensors 37 verglichen. Der Abgasstrom wirkt sich auf die Zeitverzögerung dessen, dass der unterstromige Temperatursensor 39 eine ausgewählte Temperatur erreicht, nachdem der Sensor 37 bereits die ausgewählte Temperatur erreicht hat, aus. Dies ist in 3 graphisch gezeigt, die eine Kurve bereitstellt, die eine typische Varianz der vom Sensor 37 gemessenen Temperatur, wenn ein Motor den Betrieb beginnt, zeigt, die als SCR-Einlasstemperatur, Temp 1, bezeichnet ist. Eine Kurve, die eine typische Varianz der vom Sensor 39 gemessenen Temperatur über dasselbe Zeitintervall zeigt, ist als SCR-Aulasstemperatur, Temp 2, bezeichnet. Während des Verlaufs einer Auswertung gemäß dieser Ausführungsform kann in allgemeinen Worten, wenn sich der oberstromige Temperatursensor 37 im Vergleich zu einer Anzahl von vorher durchgeführten Testbeobachtungen am System normal aufwärmt, aber die Messwerte des unterstromigen Temperatursensors 39 jenen des oberstromigen Temperatursensors 37 um eine vorbestimmte Menge an Zeit nacheilen, dann ein Ausfall des unterstromigen Temperatursensors 39 angezeigt werden. Wenn der oberstromige Temperatursensor 37 eine erste festgelegte Temperatur erreicht, die in einem nicht begrenzenden Beispiel 150°Celsius ist, wird in einer Ausführungsform ein Zeitzähler gestartet. Sobald der oberstromige Temperatursensor 37 eine zweite festgelegte Temperatur erreicht, die in einem nicht begrenzenden Beispiel 250°Celsius ist, dann wird zu diesem Zeitpunkt die Temperatur des unterstromigen Temperatursensors 39 betrachtet. Die Menge an Zeit, die zwischen dem, wenn der oberstromige Temperatursensor 37 die erste festgelegte Temperatur erreicht und wenn der unterstromige Temperatursensor 39 eine festgelegte Temperatur erreicht, die vorzugsweise die erste festgelegte Temperatur ist, abgelaufen ist, wird als T₀ aufgezeichnet. Für eine gegebene Motor/Zubehör-Konfiguration kann T₀ als Diagnosezeitraum betrachtet werden, der im Computerspeicher gespeichert werden kann, der ein Teil des bordeigenen Steuermoduls ist. Während des tatsächlichen Betriebs eines Motorsystems bei der Einsatzverwendung werden dieselben obigen Zeit- und Temperaturmessungen unter Betriebsbedingungen durchgeführt, während derer ein Diagnosesystem gemäß dieser Offenbarung freigegeben wird. In einer Ausführungsform umfassen die freigegebenen Betriebsbedingungen beim Motorstart, dass die vom Sensor 37 erfasste Temperatur geringer ist als 100°Celsius, und die Differenz zwischen Temp 2 und Temp 1 geringer ist als eine vorbestimmte Konstante. Für Fälle, in denen die Zeit, die erforderlich ist, bis die vom Sensor 39 erfasste Temperatur die erste festgelegte Temperatur erreicht, den Diagnosezeitraum um eine vorbestimmte Menge überschreitet, wobei die vorbestimmte Menge an Zeit als kritischer Differenzwert bezeichnet wird, wird veranlasst, dass ein Fehler im Sensor 39 angezeigt wird. In einer anderen Ausführungsform wird auch veranlasst, dass ein Fehler im Sensor 39 für Fälle angezeigt wird, in denen der Sensor 39 ein Ausgangssignal, das die erste festgelegte Temperatur von 150°Celsius darstellt, nicht innerhalb einer vorbestimmten Menge an Zeit erreicht. Für den letzteren Fehleranzeigefall kann ein Zeitüberschreitungswert, der eine abgelaufene Zeit darstellt, beispielsweise eine abgelaufene Zeit zwischen etwa drei Minuten und etwa zehn Minuten, einschließlich aller Mengen an Zeit und Bereichen von Zeiten dazwischen, sein.
In einer Diagnoseprozedur gemäß einer Ausführungsform beginnt die Zeitmessung, wenn ein oberstromiger Temperatursensor eine erste vorbestimmte Temperatur erreicht. Dann wird dem unterstromigen Temperatursensor eine vorgeschriebene Menge an Zeit gegeben, um dieselbe vorbestimmte Temperatur wie der oberstromige Temperatursensor zu erreichen, und wenn er diese vorbestimmte Temperatur nicht innerhalb der Zeitüberschreitungsperiode erreicht, wird eine Fehlerbedingung angezeigt.
3 umfasst eine gestrichelte Kurve, die die Varianz in den Temperaturdaten, die vom Temperatursensor 39 ausgegeben werden, in einer möglichen Ausfallart des Sensors 39 darstellt. Im Fall der gestrichelten Kurve überschreitet die Zeit, die erforderlich ist, bis die vom Sensor 39 erfasste Temperatur 150°Celsius erreicht, T₀ und ein Fehler im Sensor 39 würde angezeigt werden. Ein Algorithmus, der einen solchen Prozess darstellt, ist in 4 vorgesehen.
Obwohl das Vorangehende in Bezug auf die Temperaturen von 150° und 250°Celsius detailliert dargestellt wurde, die als erste festgelegte Temperatur bzw. als zweite festgelegte Temperatur gewählt wurden, die mit beschriebenen Ereignissen zeitlich zusammenfallen, umfasst die vorliegende Offenbarung die Verwendung von irgendwelchen speziellen festgelegten Temperaturen, die für verschiedene Motor- und Komponentenkonfigurationen gewählt werden, bei denen eben diese Ereignisse eintreten können. Die Bestimmung von erwünschten festgelegten Temperaturen für eine gegebene Motor/Abgassystem-Konfiguration kann ohne übermäßige Experimentierung unter Verwendung der Bestimmungen dieser Offenbarung für jede von vielen möglichen verschiedenen Komponentenkapazitäten und -konfigurationen leicht durchgeführt werden. Die vorliegende Offenbarung umfasst Ausführungsformen, in denen die erste festgelegte Temperatur irgendeine Temperatur im Bereich zwischen etwa 100°Celsius und etwa 200°Celsius, einschließlich aller Temperaturen und Bereiche von Temperaturen dazwischen, ist, und in denen die zweite festgelegte Temperatur irgendeine Temperatur im Bereich zwischen etwa 200°Celsius und etwa 300°Celsius, einschließlich aller Temperaturen und Bereiche von Temperaturen dazwischen, ist.
In einer zweiten Ausführungsform zum Identifizieren eines Fehlers in einem Sensor, der in einer Verbrennungsmotor-Abgassystem-Kombination vorhanden ist, wie vorher beschrieben, werden die Temperaturmesswerte, die vom oberstromigen Temperatursensor 37 und vom unterstromigen Temperatursensor 39 geliefert werden, betrachtet, wenn die Freigabebetriebsbedingungen für das Testsystem vorliegen. Wenn die vom unterstromigen Temperatursensor 39 erfasste Temperatur über einer ersten vorgewählten Temperatur liegt und die vom oberstromigen Temperatursensor 37 erfasste Temperatur unter einer zweiten vorbestimmten Temperatur (die wahlweise ein Varianzausmaß umfassen kann) liegt, dann wird in einer Ausführungsform veranlasst, dass ein Ausfall des oberstromigen Temperatursensors 37 angezeigt wird. In einem nicht begrenzenden Beispiel ist die erste vorbestimmte Temperatur als 250°Celsius ausgewählt und die zweite vorbestimmte Temperatur ist als 250°Celsius ausgewählt; Werte für diese vorbestimmten Temperaturen können jedoch jeweils unabhängig irgendeine Temperatur im Bereich zwischen etwa 150°Celsius und etwa 300°Celsius, einschließlich aller Temperaturen und Bereiche von Temperaturen dazwischen, sein. Ein Ablaufplan für den Prozess dieser zweiten Ausführungsform ist in 5 dargestellt.
Freigegebene Betriebsbedingungen für die zweite Ausführungsform umfassen die Bestimmung, dass sich der Motor, von dem ausströmende Abgase in die Katalysatorkammer 23 zugeführt werden, zum Zeitpunkt der Sensorbewertung nicht in einem Zustand der Abbremsung befindet. Für Fälle, in denen ein Motor abbremst, wird jedoch schließlich verursacht, dass der Motor die Abbremsung zu irgendeinem Zeitpunkt beendet, und es ist bevorzugt, eine Warteperiode im Anschluss an die Beendung der Abbremsung vor der Einleitung eines Verfahrens gemäß der zweiten Ausführungsform vorzusehen. Diese Warteperiode ist vorzugsweise etwa 30 Sekunden, kann jedoch irgendeine Zeitlänge zwischen etwa 15 Sekunden und etwa zwei Minuten sein. Eine weitere Freigabebedingung in bevorzugten Ausführungsformen besteht darin, dass der Motor mit einer Rate von mindestens einem ausgewählten minimalen Niveau von U/min arbeitet, was in einem nicht begrenzenden Beispiel 1000 U/min ist; irgendein geeignetes vorbestimmtes minimales Niveau von U/min ist jedoch nützlich, das nicht höher als etwa 500 U/min sein kann.

Claims

Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Temperatursensor, der in einer Kombination vorhanden ist, die einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasbehandlungssystem umfasst, das eine Katalysatorkammer umfasst, wobei das System einen oberstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit vorhandenen Motorabgasen vor ihrem Eintritt in die Katalysatorkammer angeordnet ist, und einen unterstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit behandelten Motorabgasen, die die Katalysatorkammer verlassen, angeordnet ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen einer ersten festgelegten Temperatur und einer zweiten festgelegten Temperatur; Vorsehen eines Diagnosezeitraums; Vorsehen eines kritischen Differenzwerts; Vorsehen eines Zeitüberschreitungswerts; Betreiben des Motors; Bestimmen eines ersten Zeitpunkts, zu dem die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors die erste festgelegte Temperatur erreicht; Bestimmen eines zweiten Zeitpunkts, zu dem die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors die zweite festgelegte Temperatur erreicht; Bestimmen eines dritten Zeitpunkts, zu dem der vom unterstromigen Temperatursensor gelieferte Temperaturmesswert die erste festgelegte Temperatur erreicht; Bestimmen eines Zeitintervalls, das die Menge an Zeit darstellt, die zwischen dem ersten Zeitpunkt und dem dritten Zeitpunkt abgelaufen ist; Bestimmen der Differenz zwischen dem Zeitintervall und dem Diagnosezeitraum; und Anzeigen einer Fehlerbedingung für den unterstromigen Temperatursensor beim Auftreten von mindestens einem der Ereignisse, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Folgendem besteht: die Differenz zwischen dem Zeitintervall und dem Diagnosezeitraum ist größer als der kritische Differenzwert; und der unterstromige Temperatursensor erreicht die erste festgelegte Temperatur nicht vor dem Ablauf einer Menge an Zeit, die gleich dem Zeitüberschreitungswert ist, wie ab dem ersten Zeitpunkt gemessen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste festgelegte Temperatur irgendeine Temperatur im Bereich zwischen etwa 100°Celsius und etwa 200°Celsius, einschließlich aller Temperaturen und Bereiche von Temperaturen dazwischen, ist, wobei insbesondere die erste festgelegte Temperatur etwa 150°Celsius ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite festgelegte Temperatur irgendeine Temperatur im Bereich zwischen etwa 200°Celsius und etwa 300°Celsius, einschließlich aller Temperaturen und Bereiche von Temperaturen dazwischen, ist, wobei insbesondere die zweite festgelegte Temperatur etwa 250°Celsius ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Zeitüberschreitungswert irgendeine Menge an Zeit zwischen etwa drei Minuten und etwa zehn Minuten, einschließlich aller Mengen an Zeit und Bereiche von Zeiten dazwischen, ist, und/oder wobei die Temperatur des oberstromigen Temperatursensors vor der Ausführung des Verfahrens auf irgendeiner Temperatur liegt, die geringer als etwa 100°Celsius ist.
Verfahren zum Identifizieren eines Fehlers in einem Temperatursensor, der in einer Kombination vorhanden ist, die einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasbehandlungssystem umfasst, das eine Katalysatorkammer umfasst, wobei das System einen oberstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit vorhandenen Motorabgasen vor ihrem Eintritt in die Katalysatorkammer angeordnet ist, und einen unterstromigen Temperatursensor, der in effektivem Erfassungskontakt mit behandelten Motorabgasen, die die Katalysatorkammer verlassen, angeordnet ist, umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Vorsehen einer ersten vorbestimmten Temperatur und einer zweiten vorbestimmten Temperatur; Betreiben des Motors; und Bestimmen der vom unterstromigen Temperatursensor und vom oberstromigen Temperatursensor erfassten Temperaturen; gekennzeichnet durch Vergleichen der von dem unterstromigen Temperatursensor erfassten Temperatur mit der ersten vorbestimmten Temperatur; Vergleichen der von dem oberstromigen Temperatursensor erfassten Temperatur mit der zweiten vorbestimmten Temperatur; und Bestimmen, dass in dem oberstromigen Temperatursensor eine Ausfallbedingung vorliegt, wenn die von dem unterstromigen Temperatursensor erfasste Temperatur über der ersten vorbestimmten Temperatur liegt und die vom oberstromigen Temperatursensor erfasste Temperatur unter der zweiten vorbestimmten Temperatur liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die erste vorbestimmte Temperatur und die zweite vorbestimmte Temperatur jeweils unabhängig irgendeine Temperatur im Bereich zwischen etwa 150°Celsius und etwa 300°Celsius, einschließlich aller Temperaturen und Bereiche von Temperaturen dazwischen, sind, und/oder wobei die erste vorbestimmte Temperatur etwa 250°Celsius ist und wobei die zweite vorbestimmte Temperatur etwa 250°Celsius ist, und/oder wobei das Verfahren durchgeführt wird, wenn der Motor mit einer U/min arbeitet, die mindestens über etwa 500 U/min liegt, und/oder wobei das Verfahren durchgeführt wird, wenn der Motor mit einer U/min arbeitet, die mindestens über etwa 900 U/min liegt.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Verfahren durchgeführt wird, wenn der Motor nicht abbremst, wobei insbesondere das Verfahren durchgeführt wird, wenn der Motor für mindestens irgendeine Menge an Zeit im Bereich zwischen etwa 15 Sekunden und etwa zwei Minuten nicht abgebremst hat, einschließlich aller Mengen an Zeit und aller Bereiche von Zeiten dazwischen.