DE102012202671B4 - Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems, in dem ein erster SCR-Katalysator (1) stromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators (2) in einem Abgasstrang angeordnet ist, umfassend
- Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2),
- Erfassen eines Sensorsignals (S44) eines ersten Sensors (44) mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgasstrang zwischen den beiden SCR-Katalysatoren (1, 2),
- Erfassen eines Sensorsignals (S46) eines zweiten Sensors (46) mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgasstrang stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators (2), und
- Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators (2) aus einem Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S44) des ersten Sensors (44) oder einem von diesem Sensorsignal (S44) abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal (S46) des zweiten Sensors (46) oder einem von diesem Sensorsignal (S46) abgeleiteten Wert während der Entleerung der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2),
- wobei die beiden SCR-Katalysatoren vollständig entleert werden und nach dem Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) Ammoniak zugeführt wird, und beim Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators (2) der Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S44) des ersten Sensors (44) oder einem von diesem Sensorsignal (S44) abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal (S46) des zweiten Sensors (46) oder einem von diesem Sensorsignal (S46) abgeleiteten Wert berücksichtigt wird, während dem zweiten SCR-Katalysator (2) Ammoniak zugeführt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems, im dem ein erster SCR-Katalysator stromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators in einem Abgasstrang angeordnet ist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Schließlich betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, das auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät ausgeführt wird.
  • Stand der Technik
  • Die DE 10 2010 005 878 A1 offenbart ein Abgasnachbehandlungssystem, das mit einem Verbrennungsmotor verbunden ist, der überstöchiometrisch betreibbar ist, umfasst eine erste und zweite selektive katalytische Reaktorvorrichtung. Es wird ein bevorzugtes Verhältnis von Kohlenwasserstoff: NOx, um eine bevorzugte Konzentration von Ammoniak unmittelbar stromabwärts der ersten selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung zu erreichen, ermittelt. Ein ethanolbasiertes Reduktionsmittel wird stromaufwärts der ersten selektiven katalytischen Reaktorvorrichtung abgegeben.
  • DE 10 2010 029 740 A1 betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines SCR-Katalysators (12) bereitgestellt, bei dem die NH3-Speicherfähigkeit des SCR-Katalysators überwacht wird. Der SCR-Katalysator (12) wird zunächst mit einer überstöchiometrischen Reduktionsmitteldosierung bis zur maximalen NH3-Speicherfähigkeit in einer Überdosierungsphase gefüllt. Anschließend wird der Katalysator mit einer gegenüber einer Normaldosierung verminderten oder ausgeschalteten Reduktionsmitteldosierung in einer Unterdosierungsphase beaufschlagt. Während der Unterdosierungsphase wird die NH3-Speicherfähigkeit indirekt durch Ermittlung wenigstens eines von der NOx-Konvertierungsrate abhängigen Kennwerts ermittelt. Erfindungsgemäß wird zur Erkennung eines NH3-Schlupfes (25), der den Übergang von der Überdosierungsphase zu der Unterdosierungsphase anzeigt, eine den NOx-Umsatz charakterisierende Größe während der Überdosierungsphase kontinuierlich erfasst und bei einem Abfall des NOx-Umsatzes darauf geschlossen, dass ein NH3-Schlupf (25) vorliegt.
  • Die US 2011 / 0 265 452 A1 betrifft ein SCR-Nachbehandlungssysteme für Verbrennungsmotoren.
  • Die DE 10 2010 031 695 A1 offenbart Verfahren und Systeme zum Steuern und/oder Diagnostizieren eines Schadstoffbegrenzungssystems eines Fahrzeugs mit einem ersten SCR-Bereich stromaufwärts eines zweiten SCR-Bereichs vorgesehen. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Anzeigen von Degradation beruhend auf einer Leistung des ersten SCR-Bereichs während eines ersten Zustands; und das Anzeigen von Degradation beruhend auf einer Leistung des zweiten SCR-Bereichs während eines zweiten Zustands, wobei der erste Zustand ein anderer als der zweite Zustand ist. Auf diese Weise können unterschiedliche Werte von Degradation bei verschiedenen SCR-Bereichen verwendet werden, um anzuzeigen, dass zum Beispiel Schadstoffwerte über einen Schwellenwert gestiegen sind.
  • Um die immer strengeren Absatzgesetzgebungen (Euro6, Tier2Bin5 und weiterführende Emissionsvorschriften) zu erfüllen, ist es notwendig, Stickstoffoxide bzw. Stickoxide (NOx) im Abgas von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Dieselmotoren, zu verringern. Hierzu ist bekannt, im Abgasbereich von Verbrennungskraftmaschinen einen SCR-Katalysator (Selective Catalytic Reduction) anzuordnen, der im Abgas der Verbrennungskraftmaschine enthaltene Stickoxide in Gegenwart eines Reduktionsmittels zu Stickstoff reduziert. Hierdurch kann der Anteil von Stickoxiden im Abgas erheblich verringert werden. Bei Ablauf der Reduktion wird Ammoniak (NH3) benötigt, das dem Abgas zugemischt wird. Daher werden NH3 bzw. NH3-abspaltende Reagenzien in den Abgasstrang eindosiert. In der Regel wird hierfür eine wässrige Harnstofflösung (HWL = Harnstoffwasserlösung) verwendet, die vor dem SCR-Katalysator im Abgasstrang eingespritzt wird. Aus dieser Lösung bildet sich Ammoniak, das als Reduktionsmittel wirkt. Eine 32,5%iger wässriger Harnstofflösung ist unter dem Markennamen AdBlue® kommerziell erhältlich.
  • In einem SCR-Katalysatorsystem muss im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) ein Grenzwert für Stickoxide eingehalten werden, das heißt eine Überwachungsfunktion muss sicherstellen, dass im Fall der Überschreitung des entsprechenden Grenzwertes der SCR-Katalysator als defekt erkannt wird. SCR-Katalysatorsysteme die nach der OBDII-Gesetzgebung überwachbar sind, verfügen über mindestens einen Stickoxidsensor. Derzeit auf dem Markt erhältliche Stickoxidsensoren zeigen eine Querempfindlichkeit für Ammoniak, das heißt das Sensorsignal gibt nicht nur die Stickoxidkonzentration wieder, sondern zeigt ein Summensignal aus Stickoxidkonzentration und Ammoniakkonzentration an. Im Falle eines Stickoxidsensors hinter einem SCR-Katalysator kann ein Anstieg des Sensorsignals somit sowohl auf eine sinkende Stickoxidkonvertierungsrate (Anstieg der Stickoxidkonzentration) als auch auf einen Durchbruch von reinem Ammoniak (Anstieg der Ammoniakkonzentration) hinweisen. Eine direkte Unterscheidung von Stickoxiden und Ammoniak ist nicht möglich. Das Auftreten von Ammoniak-Schlupf hinter dem SCR-Katalysator muss soweit wie möglich vermieden werden, weil Ammoniak in hoher Konzentration eine gesundheitsschädliche Wirkung hat. Ein Betriebs- und Diagnoseverfahren für ein SCR-Katalysatorsystem welches dieses überwacht und gegebenenfalls eine Alterung des SCR-Katalysators erkennt, ist beispielsweise aus der DE 10 2007 040 439 A1 bekannt.
  • Derzeit bekannte und in Serie eingesetzte Überwachungsfunktionen ermitteln den Wirkungsgrad der NOx-Reduktion mithilfe eines NOx-Sensors stromabwärts eines SCR-Katalysators und einem NOx-Sensor stromaufwärts des SCR-Katalysators, der gegebenenfalls durch einen modellbasierten Ersatzwert ersetzt wird. Aufgrund der Alterung des SCR-Katalysators nimmt die erreichbare NOx-Konvertierungsrate mit steigender Einsatzzeit ab, und die NOx-Emissionen hinter einem SCR-Katalysator nehmen zu. Aus den maximal zulässigen NOx-Emissionen lässt sich ein Schwellenwert für den SCR-Wirkungsgrad bestimmen, bei dessen Unterschreitung ein Systemfehler gemeldet wird.
  • Das derzeit übliche Vorgehen besteht darin, dass die NOx-Emissionen stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators beim Vorliegen definierbarer Überwachungsbedingungen über einen vorgebbaren Zeitraum integriert werden, und aus den so ermittelten NOx-Massen der erreichte SCR-Wirkungsgrad als Vergleichswert gebildet wird. Der Vergleich des SCR-Wirkungsgrades mit einem definierten Schwellenwert dient der Einstufung des SCR-Katalysators als noch in Ordnung oder defekt. In der Überwachungsfunktion ist dabei üblicherweise vorgesehen, während Phasen instationärer Fahrweise eines mit dem SCR-Katalysatorsystem ausgestatteten Kraftfahrzeugs die Integration nicht durchzuführen bzw. zu unterbrechen, sodass nur während stationärer Fahrbedingungen ohne dynamisch schwankende Stickoxidsignale vor dem SCR-Katalysator (NOx-Peaks) ein Vergleichswert ermittelt wird.
  • Um eine bessere Separierung zwischen dem BPU (best part unacceptable) und dem WPA (worst part acceptable) zu erreichen, werden insbesondere Plausibilisierungsfunktionen nur unter bestimmten Überwachungsbedingungen durchgeführt. Im Bereich der Abgasnachbehandlung werden hierfür Überwachungen häufig auf bestimmte Wertebereiche für einen oder mehrere der folgenden Größen (modelliert oder gemessen) begrenzt, nämlich Abgasmassenstrom, Abgasvolumenstrom, Abgastemperatur an einer bestimmten Stelle, Betriebspunkt (Drehzahl, Einspritzmenge), Fahrzeuggeschwindigkeit, Umgebungsdruck, Umgebungstemperatur, NOx-, PM-, HC-, CO-, O2-Signale, AGR-Rate, Motorbetriebsart, Motorstatus, Motorlaufzeit, Motorstandzeit. Weiterhin werden bei der Diagnose eines SCR-Katalysators zusätzlich häufig der Status der NOx-Sensoren, der Ist- und Sollfüllstand des Reduktionsmittels im Katalysator, Regelabweichungen des Reduktionsmittelfüllstandsreglers, der Status der Reduktionsmitteldosierungseinrichtung, Status/Modus der Dosiermengenvorsteuerung, ein Adaptionsfaktor (Korrekturfaktor für die Reduktionsmitteldosiermenge), der Status der Dosiermengenadaption, der Status der DPF-Regeneration, die DPF-Regenerationsanforderungszahl und der Status der HC-Vergiftung des SCR-Katalysators verwendet. Darüber hinaus werden Überwachungen aus dem gleichen Grund häufig unter quasi-stationären Bedingungen durchgeführt, die anhand einer oder mehrerer der voranstehend genannten Größen bestimmt werden.
  • Eine Schwäche dieser Lösung besteht bei Anwendung eines zweiten SCR-Katalysators, der stromabwärts eines ersten SCR-Katalysators angebracht ist. Nur geringe Stickoxidkonzentrationen erreichen den zweiten Katalysator. Derzeit einsetzbare Stickoxidsensoren haben im unteren Konzentrationsbereich insbesondere bis 100 ppm eine konstante Toleranz, sodass bei kleineren NOx-Konzentrationen die relative Toleranz zunimmt. Je kleiner die Stickoxidkonzentration vor dem zweiten SCR-Katalysator ist, desto unsicherer ist das Diagnoseergebnis. Außerdem ist die Verfälschung durch Ammoniak-Schlupf bei kleinen NOx-Konzentrationen relativ betrachtet größer.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems in dem ein erster SCR-Katalysator stromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators in einem Abgasstrang angeordnet ist, umfasst das Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren. Unter Entleeren wird erfindungsgemäß die Desorption auf der Katalysatoroberfläche absorbierten Ammoniaks verstanden. Ein Sensorsignal eines ersten Sensors mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak wird in dem Abgasstrang zwischen den beiden SCR-Katalysatoren erfasst. Ein Sensorsignal eines zweiten Sensors mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak wird in dem Abgasstrang stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators erfasst. Der Alterungszustand des zweiten SCR-Katalysators wird aus einem Unterschied zwischen dem Sensorsignal des ersten Sensors oder einem von diesem Sensor abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal des zweiten Sensors oder einem von diesem Sensorsignal abgeleiteten Wert während der Entleerung der beiden SCR-Katalysatoren ermittelt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Aussage über die Güte des zweiten SCR-Katalysators getroffen werden und entschieden werden, ob der zweite SCR-Katalysator noch den Emissionsgesetzgebungen entspricht, oder ob der zweite SCR-Katalysator ausgetauscht werden muss. Eine detaillierte Beschreibung, wann ein SCR-Katalysator auszutauschen ist, kann der OBDII-Gesetzgebung entnommen werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Überwachung des zweiten SCR-Katalysators kann in Kombination mit bzw. im Anschluss an eine aktive Überwachung des ersten SCR-Katalysators gemäß einem Verfahren des Standes der Technik durchgeführt werden.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, dass die beiden SCR-Katalysatoren vollständig entleert werden, und nach dem Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren beiden SCR-Katalysatoren Ammoniak zugeführt wird, und beim Ermitteln des Alterungszustands des zweiten SCR-Katalysators der Unterschied zwischen dem Sensorsignal des ersten Sensors oder einem von diesem Sensorsignal abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal des zweiten Sensors oder einem von diesem Sensorsignal abgeleiteten Wert berücksichtigt wird, während dem zweiten SCR-Katalysator Ammoniak zugeführt wird. Auf diese Weise kann ein charakteristischer Verlauf der beiden Sensorsignale nicht nur während des Entleerens der beiden SCR-Katalysatoren, sondern auch während ihres erneuten Befüllens zur Vorbereitung des Normalbetriebs, genutzt werden, um eine Aussage über den Alterungszustand des zweiten SCR-Katalysators zu treffen.
  • Alternativ ist es bevorzugt, dass die beiden SCR-Katalysatoren vollständig entleert werden und nach dem Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren beiden SCR-Katalysatoren Ammoniak zugeführt wird, und beim Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators der Unterschied zwischen dem Sensorsignal des zweiten Sensors oder einem von diesem Sensorsignal abgeleiteten Wert und einem Sollwert berücksichtigt wird, während dem zweiten SCR-Katalysator Ammoniak zugeführt wird. Dieser Sollwert kann experimentell an einem neuen zweiten SCR-Katalysator ermittelt werden und beträgt insbesondere Null.
  • Es ist besonders bevorzugt, dass der von dem Sensorsignal abgeleitete Wert ein Unterschied zwischen dem Sensorsignal und dem Minimum des Sensorsignals in dem Zeitraum ist, in dem beiden SCR-Katalysatoren Ammoniak zugeführt wird. Somit können etwaige Sensortoleranzen teilweise eliminiert werden, was die Genauigkeit und Robustheit des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens steigert.
  • Das erfindungsgemäße Diagnoseverfahren kann in einem SCR-Katalysatorsystem mit zwei SCR-Katalysatoren, welches jeweils einen Stickoxidsensor stromaufwärts und stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators aufweist, implementiert werden, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu läuft das erfindungsgemäße Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt, auf einem Rechengerät oder Steuergerät ab. Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, dient hierbei zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät ausgeführt wird.
  • Ein mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens bestimmter Alterungszustand des zweiten SCR-Katalysators kann in einer ersten Anwendung zur Diagnose des SCR-Katalysatorsystems zur Erfüllung der OBD-Anforderungen genutzt werden. Eine weitere Anwendung ist die Berechnung bzw. Bestimmung eines Alterungswertes, der in der Dosierstrategie zur Optimierung der Steuerung bzw. Regelung der Reduktionsmitteldosiermenge verwendet wird. So kann zum Beispiel bei zunehmender Alterung des zweiten SCR-Katalysators dessen NH3-Sollfüllstand gesenkt werden, um Ammoniak-Schlupf zu verhindern.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • 1 zeigt ein SCR-Katalysatorsystem gemäß dem Stand der Technik, in dem ein erster SCR-Katalysator stromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators im Abgasstrom angeordnet ist.
    • 2 zeigt den Verlauf der Signale von drei Stickoxidsensoren in einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt ein SCR-Katalysatorsystem, das zur Anordnung im Abgasstrang eines dieselbetriebenen Kraftfahrzeugs vorgesehen ist. Die Richtung des Abgasstromes ist in 1 mit einem Pfeil markiert. Im Abgasstrang sind in Strömungsrichtung hintereinander drei Katalysatoren 1, 2, 3 angeordnet. Beim ersten Katalysator handelt es sich um einen ersten SCR-Katalysator 1, welcher an seinem Eingang einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 11 aufweist. Stromabwärts des Dieseloxidationskatalysators 11 ist im Gehäuse des SCR-Katalysators 1 ein Dosiermodul 12 angeordnet, welches eingerichtet ist, um Harnstoffwasserlösung in das Abgas einzudosieren. Stromabwärts dieser Eindosierungsstelle ist ein erstes SCR-Katalyseelement 13 angeordnet, welches aus einem Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SCRoF) besteht. Beim zweiten Katalysator handelt es sich um einen zweiten SCR-Katalysator 2, welcher ein zweites SCR-Katalyseelement 21 enthält. Dieses zweite SCR-Katalyseelement wird durch Ammoniakschlupf aus dem ersten SCR-Katalyseelement 13 mit Ammoniak versorgt. Bei dem dritten Katalysator handelt es sich um einen Clean-Up-Katalysator (CuC) 3, welcher ein CuC-Katalyseelement 31 enthält. Stromaufwärts vor dem ersten SCR-Katalysator 1 ist ein erster Stickoxidsensor 41 angeordnet. Weitere Stickoxidsensoren 44 und 46 sind zwischen den beiden SCR-Katalysatoren sowie stromabwärts des Clean-Up-Katalysators 3 angeordnet. Alle drei Stickoxidsensoren weisen eine Querempfindlichkeit für Ammoniak auf. Zwischen den beiden SCR-Katalysatoren 1, 2 ist weiterhin ein Ammoniaksensor 43 angeordnet. Zwischen dem DOC 11 und dem ersten SCR-Katalyseelement 13, zwischen dem zweiten SCR-Katalysator 2 und dem Clean-Up-Katalysator 3 sowie stromabwärts des Clean-Up-Katalysators 3 sind drei Temperatursensoren 42, 45, 47 angeordnet. Der Temperatursensor 42 im ersten SCR-Katalysator 1 stellt eine Eingangsgröße für ein Temperaturmodell des ersten SCR-Katalyseelements 13 zur Verfügung. Ein Steuergerät 5 ist mit den Katalysatoren 1, 2, 3 und mit den Sensoren 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 verbunden (Verbindung nicht gezeigt).
  • 2 zeigt den Verlauf des Signals S41 des Stickoxidsensors 41 stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators 1, des Signals S44 des Stickoxidsensors 44 zwischen den beiden SCR-Katalysatoren 1 und 2 sowie das Signals S46 des Stickoxidsensors 46 stromabwärts des dritten Katalysators 3 in einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem Zeitraum t1 findet ein normaler Betrieb der Katalysatoren 1, 2, 3 statt. Im Zeitraum t2 werden die SCR-Katalysatoren 1 und 2 entleert, um eine aktive SCR-On-Board-Diagnose durchzuführen. Im Zeitraum t3 erfolgt ein Befüllen der beiden SCR-Katalysatoren 1, 2 mit Ammoniak, und ein Normalbetrieb der Katalysatoren. Das Signal S41 des
  • Stickoxidsensors 41 stromaufwärts des ersten Katalysators 1 bleibt über die gesamte Durchführung des Verfahrens konstant, da es nicht durch Katalysatoren beeinflusst wird. Das Signal S44 des Stickoxidsensors 44 zwischen den beiden SCR-Katalysatoren 1, 2 beruht im Zeitraum t1 auf Ammoniak-Schlupf aus dem Katalysator 1, welcher der Versorgung des Katalysators 2 mit Ammoniak dient. Beim Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren 1, 2 entfällt dieser Ammoniakschlupf zunächst, sodass das Sensorsignal S42 auf Null absinkt. Dann erfolgt ein Stickoxiddurchbruch durch den ersten SCR-Katalysator 1, sodass das Signal S44 bis auf das Signal S41 ansteigt. Mit erneutem Befüllen des SCR-Katalysators 1 sinkt das Signal S44 aufgrund der beginnenden Stickoxidkonvertierung zunächst bis auf Null ab. Sobald ein Ammoniak-Schlupf durch den ersten SCR-Katalysator 1 beginnt, steigt das Signal S44, bedingt durch die Querempfindlichkeit des Sensors 44 für Ammoniak, wieder auf seinen Wert im Zeitraum t1 an. Das Signal S46 des Stickoxidsensors 46 stromabwärts der Katalysatoren 1, 2, 3 beträgt im Normalbetrieb Null, da weder ein Stickoxiddurchbruch durch die SCR-Katalysatoren 1, 2 erfolgt, noch ein Ammoniak-Schlupf vorliegt. Wenn ein Stickoxiddurchbruch durch den SCR-Katalysator 1 erfolgt, wird ein Teil der Stickoxide zunächst noch vom zweiten SCR-Katalysator 2 reduziert, bis das darauf absorbierte Ammoniak verbraucht ist und auch ein vollständiger Stickoxiddurchbruch durch den zweiten SCR-Katalysator 2 erfolgt. Das Sensorsignal S46 folgt somit zeitlich verzögert dem Sensorsignal S44, und steigt schließlich ebenfalls bis auf den Wert des Sensorsignals S41 an. Wenn der zweite SCR-Katalysator 2 allerdings defekt ist, kann dieser das den ersten SCR-Katalysator 1 durchbrechende Stickoxid nicht reduzieren, und das Sensorsignal S46 folgt ohne zeitliche Verzögerung dem Sensorsignal S44. Dies wird in 2 mit einer gestrichelten Linie dargestellt. Im Falle eines gealterten, jedoch noch teilweise funktionsfähigen zweiten SCR-Katalysators 2 verläuft das Sensorsignal S46 zwischen dem in 2 dargestellten Sensorsignalverlauf und dem Verlauf des Sensorsignals S44. Der Abstand der beiden Sensorsignale lässt somit auf den Alterungszustand des SCR-Katalysators 2 schließen. Mit Befüllen des ersten SCR-Katalysators 1 im Zeitraum t3 reduziert der zweite SCR-Katalysator 2 zunächst keine Stickoxide, da er noch nicht mit Ammoniak befüllt ist. Das Sensorsignal S46 folgt daher dem Sensorsignal S44. Sobald beide Sensorsignale S44, S46 einen Wert von Null erreicht haben, ist die Befüllung des ersten SCR-Katalysators 1 abgeschlossen, und die Befüllung des zweiten SCR-Katalysators 2 beginnt. Das Sensorsignal S46 verbleibt auf einem Wert von Null, da wie im Normalbetrieb das gesamte Stickoxid reduziert wird, und auch kein Ammoniak den zweiten SCR-Katalysator 2 passiert. Dieses wird vollständig vom zweiten SCR-Katalyseelement 21 des zweiten SCR-Katalysators 2 absorbiert und zur Stickoxidreduktion verwendet. Ein defekter zweiter SCR-Katalysator 2 kann das vom ersten SCR-Katalysator 1 abgegebene Ammoniak nicht vollständig absorbieren, sodass es zu einem Ammoniak-Schlupf durch den zweiten SCR-Katalysator 2 kommt. Dieser wird von dem Ammoniakquerempfindlichen Stickoxidsensor 46 stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators 2 detektiert, sodass ein Anstieg des Sensorsignals S46 erfolgt. Aus dem Abstand zwischen dem Sensorsignal S46 und dem Sensorsignal S44 oder aus dem Abstand zwischen dem tatsächlichen Verlauf des Sensorsignals S46 und dessen Idealverlauf als Sollwert kann auf einen Alterungsgrad des zweiten SCR-Katalysators 2 geschlossen werden. Dieser Alterungsgrad wird im Steuergerät 5 erfasst, in dem ermittelt wird, ob der zweite SCR-Katalysator 2 ausgetauscht werden muss, und in dem dessen Ammoniaksollfüllstand angepasst werden kann, um Ammoniak-Schlupf zu verhindern oder zumindest zu verringern.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems, in dem ein erster SCR-Katalysator (1) stromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators (2) in einem Abgasstrang angeordnet ist, umfassend - Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2), - Erfassen eines Sensorsignals (S44) eines ersten Sensors (44) mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgasstrang zwischen den beiden SCR-Katalysatoren (1, 2), - Erfassen eines Sensorsignals (S46) eines zweiten Sensors (46) mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgasstrang stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators (2), und - Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators (2) aus einem Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S44) des ersten Sensors (44) oder einem von diesem Sensorsignal (S44) abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal (S46) des zweiten Sensors (46) oder einem von diesem Sensorsignal (S46) abgeleiteten Wert während der Entleerung der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2), - wobei die beiden SCR-Katalysatoren vollständig entleert werden und nach dem Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) Ammoniak zugeführt wird, und beim Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators (2) der Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S44) des ersten Sensors (44) oder einem von diesem Sensorsignal (S44) abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal (S46) des zweiten Sensors (46) oder einem von diesem Sensorsignal (S46) abgeleiteten Wert berücksichtigt wird, während dem zweiten SCR-Katalysator (2) Ammoniak zugeführt wird.
  2. Verfahren zur Diagnose eines SCR-Katalysatorsystems, in dem ein erster SCR-Katalysator (1) stromaufwärts eines zweiten SCR-Katalysators (2) in einem Abgasstrang angeordnet ist, umfassend - Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2), - Erfassen eines Sensorsignals (S44) eines ersten Sensors (44) mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgasstrang zwischen den beiden SCR-Katalysatoren (1, 2), - Erfassen eines Sensorsignals (S46) eines zweiten Sensors (46) mit einer Empfindlichkeit gegenüber Stickoxiden und Ammoniak in dem Abgasstrang stromabwärts des zweiten SCR-Katalysators (2), und - Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators (2) aus einem Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S44) des ersten Sensors (44) oder einem von diesem Sensorsignal (S44) abgeleiteten Wert und dem Sensorsignal (S46) des zweiten Sensors (46) oder einem von diesem Sensorsignal (S46) abgeleiteten Wert während der Entleerung der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2), - wobei die beiden SCR-Katalysatoren vollständig entleert werden und nach dem Entleeren der beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) Ammoniak zugeführt wird, und beim Ermitteln des Alterungszustandes des zweiten SCR-Katalysators (2) der Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S46) des zweiten Sensors (46) oder einem von diesem Sensorsignal (S46) abgeleiteten Wert und einem Sollwert berücksichtigt wird, während dem zweiten SCR-Katalysator (2) Ammoniak zugeführt wird.
  3. Verfahren nach einem Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Sensorsignal (S44, S46) abgeleitete Wert ein Unterschied zwischen dem Sensorsignal (S44, S46) und dem Minimum des Sensorsignals (S44, S46) in dem Zeitraum (t3) ist, in dem beiden SCR-Katalysatoren (1, 2) Ammoniak zugeführt wird.
  4. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät (5) abläuft.
  5. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät (5) ausgeführt wird.
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