DE102012211705A1 - Method for checking cross-sensitivity of ammonia of nitrogen oxide sensor in SCR catalyst system of diesel engine, involves determining nitrogen oxide concentration in exhaust gas between catalysts from nitrogen oxide model - Google Patents

Method for checking cross-sensitivity of ammonia of nitrogen oxide sensor in SCR catalyst system of diesel engine, involves determining nitrogen oxide concentration in exhaust gas between catalysts from nitrogen oxide model Download PDF

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Abstract

The method involves constructing a model of nitrogen oxide concentration in exhaust gas between catalysts (13, 21). An ammonia slip model of the catalyst is constructed. Operability of nitrogen oxide sensors (41, 44, 46) is checked by verifying a sensor signal with ammonia concentration in the exhaust gas between the catalysts that are determined by the ammonia slip model. Nitrogen oxide concentration in the exhaust gas between the catalysts is determined from the nitrogen oxide model. An independent claim is also included for a computer program comprising a set of instructions to perform a method for checking cross-sensitivity of ammonia of a nitrogen oxide sensor in a catalyst system.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überprüfung eines NH3-querempfindlichen Stickoxidsensors, der in einem Katalysatorsystem zwischen zwei Katalysatoren angeordnet ist. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführt und in einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Rechengerät ausgeführt wird.The present invention relates to a method for testing a NH 3 cross-sensitive nitrogen oxide sensor, which is arranged in a catalyst system between two catalysts. Furthermore, the present invention relates to a computer program that performs all the steps of the method according to the invention and runs in a computing device or controller. Finally, the present invention relates to a computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to the invention when the program is executed on a computing device.

Stand der TechnikState of the art

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%ige wässrige Harnstofflösung ist unter dem Markennamen AdBlue® kommerziell erhältlich. Um in einem SCR-Katalysatorsystem hohe Umsatzraten der zu reduzierenden Stickoxide zu erzielen, muss der SCR-Katalysator so betrieben werden, dass er ständig bis zu einem gewissen Niveau mit dem Reduktionsmittel Ammoniak befüllt ist. Die DE 10 2004 031 624 A1 beschreibt beispielsweise wie eine solche Prozessführung für ein SCR-Katalysatorsystem auf Basis des Ammoniakfüllstandes aufgebaut werden kann. Die FR 2 872 544 A1 beschreibt eine temperaturabhängige Sollfüllstandsvorgabe.To meet the increasingly stringent legislation, paragraph (Euro6, Tier2Bin5 and further emission regulations), it is necessary, nitrogen oxides and nitrogen oxides (NOx) in the exhaust of internal combustion engines, especially diesel engines to reduce. For this purpose, it is known to arrange an SCR catalytic converter (selective catalytic reduction) in the exhaust area of internal combustion engines, which reduces nitrogen oxides contained in the exhaust gas of the internal combustion engine in the presence of a reducing agent. As a result, the proportion of nitrogen oxides in the exhaust gas can be significantly reduced. At the end of the reduction, ammonia (NH 3 ) is required, which is added to the exhaust gas. Therefore, NH 3 or NH 3 -sabspendende reagents are metered into the exhaust line. As a rule, an aqueous urea solution (HWL = urea water solution) is used for this, which is injected in the exhaust line upstream of the SCR catalytic converter. From this solution forms ammonia, which acts as a reducing agent. A 32.5% aqueous urea solution is commercially available under the trade name AdBlue ®. In order to achieve high conversion rates of the nitrogen oxides to be reduced in an SCR catalyst system, the SCR catalyst must be operated so that it is constantly filled to a certain level with the reducing agent ammonia. The DE 10 2004 031 624 A1 describes, for example, how such a process for an SCR catalyst system based on the ammonia level can be built. The FR 2 872 544 A1 describes a temperature-dependent desired level specification.

Üblicherweise ist der SCR-Katalysator als ein einziges Bauteil ausgeführt. Allerdings ist auch ein SCR-Katalysatorsystem bekannt geworden, das einen ersten SCR-Katalysator und einen zweiten SCR-Katalysator umfasst, welcher stromabwärts des ersten SCR-Katalysators in einem Abgasstrang angeordnet ist. Eine Dosiervorrichtung zum Eindosieren einer Reduktionsmittellösung ist stromaufwärts des ersten SCR-Katalysators im Abgasstrang angeordnet. Das SCR-Katalysatorsystem weist keine Vorrichtung zum Eindosieren einer Reduktionsmittellösung in den zweiten SCR-Katalysator auf. Mittels der mindestens einen Dosiervorrichtung wird eine so große Menge an Reduktionsmittellösung in den ersten SCR-Katalysator eindosiert, dass es im ersten SCR-Katalysator zu einem NH3-Schlupf kommt. Im zweiten SCR-Katalysator wird eine SCR-Reaktion durchgeführt, welche das Reduktionsmittel aus dem Reduktionsmittelschlupf des ersten SCR-Katalysators mit einem Stickstoffoxid zur Reaktion bringt. Der erste SCR-Katalysator wird somit wie eine Reduktionsmittelquelle betrieben.Usually, the SCR catalyst is designed as a single component. However, an SCR catalyst system has also become known comprising a first SCR catalyst and a second SCR catalyst disposed downstream of the first SCR catalyst in an exhaust line. A metering device for metering in a reducing agent solution is arranged upstream of the first SCR catalytic converter in the exhaust gas line. The SCR catalyst system has no device for metering a reducing agent solution into the second SCR catalyst. By means of the at least one metering device, such a large amount of reducing agent solution is metered into the first SCR catalyst that NH 3 slip occurs in the first SCR catalyst. In the second SCR catalyst, an SCR reaction is performed which reacts the reductant from the reductant slip of the first SCR catalyst with a nitrogen oxide. The first SCR catalyst is thus operated as a source of reducing agent.

Schärfere Gesetze im Bereich der Diagnose emissionsrelevanter Bauteile fordern im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) die Überwachung aller Abgasnachbehandlungskomponenten sowie der eingesetzten Sensorik auf die Einhaltung der OBD-Grenzwerte, die meist als Vielfaches des gesetzlich festgelegten Emissionsgrenzwertes angegeben werden. Ein fehlerhafter Stickoxidsensor soll ab dem Jahr 2013 beim Überschreiten des 1,5-fachen Stickoxidgrenzwertes ( FTP75 Standard ) detektiert werden. Außerdem muss seine Tauglichkeit zur Überwachung des SCR-Katalysators überwacht werde. Ist ein Fehler in einem Stickoxidsensor so stark ausgeprägt, dass ein gealterter SCR-Katalysator nicht mehr erkannt werden könnte, muss dieser detektiert und angezeigt werden. Diese Anforderung wird in US-Bestimmungen als „monitoring capability“ bezeichnet. Bisher steht allerdings noch keine Überwachungsfunktion für einen Stickoxidsensor zur Verfügung, der zwischen zwei SCR-Katalysatoren angeordnet ist.Stricter legislation in the field of diagnostics of emission-relevant components require on-board diagnostics (OBD) the monitoring of all exhaust aftertreatment components and the sensors used for compliance with the OBD limit values, which are usually specified as a multiple of the statutory emission limit. A faulty nitrogen oxide sensor is to be tested from 2013 on exceeding the 1.5-fold nitrogen oxide limit ( FTP75 standard ) are detected. In addition, its suitability for monitoring the SCR catalyst must be monitored. If an error in a nitrogen oxide sensor is so pronounced that an aged SCR catalytic converter could no longer be detected, it must be detected and displayed. This requirement is called "monitoring capability" in US regulations. So far, however, is still no monitoring function for a nitrogen oxide sensor available, which is arranged between two SCR catalysts.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Überprüfung eines NH3-querempfindlichen Stickoxidsensors, der in einem Katalysatorsystem zwischen zwei Katalysatoren angeordnet ist. Es umfasst das Erstellen eines Ammoniakschlupfmodells des ersten Katalysators, das Erstellen eines Modells der Stickoxidkonzentration in einem Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, und das Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Stickoxidsensors durch Plausibilisieren seines Sensorsignals mit einer Ammoniakkonzentration im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und einer Stickoxidkonzentration in einem Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird. Unter der Funktionsfähigkeit des Stickoxidsensors wird erfindungsgemäß insbesondere verstanden, dass seine Absolutwertabweichung und seine Dynamikabweichung innerhalb der durch die OBD-Gesetzgebung vorgeschrieben Grenzen liegen.The method according to the invention serves to check a NH 3 cross-sensitive nitrogen oxide sensor which is arranged in a catalyst system between two catalysts. It includes creating an ammonia slip model of the first catalyst, creating a model of the nitrogen oxide concentration in an exhaust gas between the two catalysts, and checking the operability of the nitrogen oxide sensor by plausibility of its sensor signal with an ammonia concentration in the exhaust gas between the two catalysts determined from the ammonia slip model is, and a nitrogen oxide concentration in an exhaust gas between the two catalysts, which is determined from the nitrogen oxide model. The functional capability of the nitrogen oxide sensor according to the invention is understood in particular to mean that its absolute value deviation and its dynamic deviation lie within the limits prescribed by the OBD legislation.

Die beiden Katalysatoren sind vorzugsweise unabhängig voneinander ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus einem SCR-Katalysator, einem SCR on Filter (SCRoF) Katalysator, einem Sperrkatalysator, einem AMOX-Katalysator und einem Katalysator der eine Reaktion zwischen NH3 und NOx begünstigt. The two catalysts are preferably independently selected from the group consisting of an SCR catalyst, a SCR on filter (SCRoF) catalyst, a barrier catalyst, an AMOX catalyst and a catalyst which promotes a reaction between NH 3 and NO x .

In einem normalen Betrieb, insbesondere eines SCR-Katalysators als erstem Katalysator, entspricht das Signal eines funktionsfähigen Stickoxidsensors aufgrund seiner Querempfindlichkeit für Ammoniak insbesondere im Wesentlichen der Summe aus der Ammoniakkonzentration, welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und der Stickoxidkonzentration, welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird. Wenn einer Verbrennungskraftmaschine in deren Abgasstrang der SCR-Katalysator angeordnet ist kein Kraftstoff zugeführt wird, beispielsweise in einer Schubphase eines Kraftfahrzeugs, und somit keine Stickoxidemissionen zu erwarten sind, entspricht das Signal eines funktionsfähigen Stickoxidsensors insbesondere im Wesentlichen der der Ammoniakkonzentration, welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird. Daher ist es bevorzugt, dass auf einen Defekt des Stickoxidsensors erkannt wird, wenn sein Sensorsignal von der Summe der Ammoniakkonzentration im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und der Stickoxidkonzentration im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird, mindestens um einen vorgegebenen Schwellenwert abweicht. Besonders bevorzugt wird auf einen Defekt des Stickoxidsensors erkannt, wenn die Abweichung in einem Zeitraum erfolgt, in dem sich die Summe der Ammoniakkonzentration im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und der Stickoxidkonzentration im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren, welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird, mindestens mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ändert. Unter einer Geschwindigkeit wird erfindungsgemäß der Quotient einer Konzentrationsänderung und einer Zeitänderung verstanden.In a normal operation, in particular an SCR catalyst as the first catalyst, the signal of a functioning nitrogen oxide sensor corresponds due to its cross sensitivity to ammonia in particular substantially the sum of the ammonia concentration, which is determined from the Ammoniakschlupfmodell, and the nitrogen oxide concentration, which determined from the nitrogen oxide model becomes. If no fuel is supplied to an internal combustion engine in whose exhaust gas line the SCR catalytic converter is arranged, for example in a coasting phase of a motor vehicle, and thus no nitrogen oxide emissions are to be expected, the signal of a functional nitrogen oxide sensor corresponds in particular essentially to that of the ammonia concentration determined from the ammonia slip model becomes. Therefore, it is preferred that a defect of the nitrogen oxide sensor is detected if its sensor signal of the sum of the ammonia concentration in the exhaust gas between the two catalysts, which is determined from the ammonia slip model, and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas between the two catalysts, which from the nitrogen oxide model is determined, deviates at least by a predetermined threshold. It is particularly preferred to detect a defect in the nitrogen oxide sensor if the deviation occurs in a period in which the sum of the ammonia concentration in the exhaust gas between the two catalysts, which is determined from the ammonia slip model, and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas between the two catalysts is determined from the nitrogen oxide model, at least changes at a predetermined speed. Under a speed according to the invention, the quotient of a change in concentration and a change in time understood.

Das Ammoniakschlupfmodell berücksichtigt vorzugsweise einen Schlupfregler des ersten Katalysators. Dieser Schlupfregler kann den Ammoniakschlupf des ersten Katalysators auf verschiedene Weisen regeln. In einer Ausführungsform der Erfindung wird im Schlupfregler abhängig von der Temperatur des ersten Katalysators eine erste Sollfüllstandskennlinie oberhalb einer Ammoniakschlupfgrenze des ersten Katalysators hinterlegt und eine zweite Sollfüllstandskennline wird unterhalb der Ammoniakschlupfgrenze hinterlegt. Bei Anforderung einer Reduktionsmittelmenge durch den zweiten Katalysator wird unterhalb eines applizierbaren Schwellenwertes der Ammoniaksollfüllstand des ersten Katalysators aus der ersten Sollfüllstandskennlinie ermittelt, und bei Anforderung einer Ammoniakmenge durch den zweiten Katalysator oberhalb des applizierbaren Schwellenwertes wird der Ammoniaksollfüllstand des ersten Katalysators aus der zweiten Sollfüllstandskennlinie ermittelt. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird im Schlupfregler abhängig von der Temperatur des ersten Katalysators eine erste Sollfüllstandskennlinie oberhalb einer Ammoniakschlupfgrenze des ersten Katalysators hinterlegt, eine zweite Sollfüllstandskennline unterhalb der Ammoniakschlupfgrenze hinterlegt und eine dritte Sollfüllstandskennline auf der Ammoniakschlupfgrenze hinterlegt. Bei Anforderung einer Ammoniakmenge durch den zweiten Katalysator unterhalb eines ersten applizierbaren Schwellenwertes wird der Ammoniaksollfüllstand des ersten Katalysators aus der ersten Sollfüllstandskennlinie ermittelt, bei Anforderung einer Ammoniakmenge durch den zweiten Katalysator oberhalb des ersten applizierbaren Schwellenwertes und unterhalb eines zweiten applizierbaren Schwellenwertes wird der Ammoniaksollfüllstand des ersten Katalysators aus der dritten Sollfüllstandskennlinie ermittelt, und bei Anforderung einer Ammoniakmenge durch den zweiten Katalysator oberhalb des zweiten applizierbaren Schwellenwertes wird der Ammoniaksollfüllstand des ersten Katalysators aus der zweiten Sollfüllstandskennlinie ermittelt. In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird im Schlupfregler abhängig von der Temperatur des ersten Katalysators eine erste Sollfüllstandskennlinie oberhalb einer Ammoniakschlupfgrenze des ersten Katalysators hinterlegt, eine zweite Sollfüllstandskennline wird unterhalb der Ammoniakschlupfgrenze hinterlegt und optional wird eine dritte Sollfüllstandskennline auf der Reduktionsmittelschlupfgrenze hinterlegt. Eine kontinuierliche Regelung des Ammoniaksollfüllstands des ersten Katalysators erfolgt, indem bei Anforderung einer Ammoniakmenge durch den zweiten Katalysator ein Sollfüllstand zwischen den Sollfüllstandskennlinien extrapoliert wird. In noch einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird im Schlupfregler der Ammoniaksollfüllstand des ersten Katalysators als Funktion einer Anforderung einer Ammoniakmenge durch den zweiten Katalysator, der Raumgeschwindigkeit des Abgases im ersten Katalysator, der Umsatzeffizienz des ersten Katalysators, der Temperatur des ersten Katalysators und des Ammoniakfüllstandes des ersten Katalysators berechnet.The ammonia slip model preferably takes into account a slip control of the first catalyst. This slip control can regulate the ammonia slip of the first catalyst in various ways. In one embodiment of the invention, depending on the temperature of the first catalyst, a first setpoint level characteristic is deposited in the slip controller above an ammonia slip limit of the first catalyst, and a second setpoint level characteristic is deposited below the ammonia slip limit. When a quantity of reducing agent is required by the second catalyst, the ammonia target level of the first catalyst is determined from the first desired level characteristic curve below an applicable threshold value, and when the ammonia quantity is requested by the second catalyst above the applicable threshold value, the initial ammonia level of the first catalyst is determined from the second desired level characteristic curve. In another embodiment of the invention, depending on the temperature of the first catalyst, a first desired level characteristic is deposited in the slip controller above an ammonia slip limit of the first catalyst, a second desired level characteristic is deposited below the ammonia slip limit, and a third desired level characteristic is stored on the ammonia slip limit. When a quantity of ammonia is demanded by the second catalyst below a first applicable threshold value, the ammonia target level of the first catalyst is determined from the first desired level characteristic curve; if an ammonia quantity is required by the second catalyst above the first applicable threshold value and below a second applicable threshold value, the initial ammonia level of the first catalyst is determined determined from the third Sollfüllstandskennlinie, and when requesting an amount of ammonia through the second catalyst above the second applicable threshold, the Ammoniaksollfüllstand the first catalyst is determined from the second desired level characteristic. In yet another embodiment of the invention, a first desired level characteristic above an ammonia slip limit of the first catalyst is deposited in the slip controller depending on the temperature of the first catalyst, a second Sollfüllstandskennline is deposited below the Ammoniakschlupfgrenze and optionally a third Sollfüllstandskennline is deposited on the Reduktionsmittelschlupfgrenze. Continuous control of the ammonia target level of the first catalyst is achieved by extrapolating a desired level between the desired level characteristics when an amount of ammonia is required by the second catalyst. In still another embodiment of the invention, in the slip controller, the ammonia target level of the first catalyst is a function of a demand of an ammonia amount by the second catalyst, the space velocity of the exhaust gas in the first catalyst, the conversion efficiency of the first catalyst, the temperature of the first catalyst, and the ammonia level of the first catalyst Catalyst calculated.

Das erfindungsgemäße Computerprogramm kann alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät abläuft. Dies ermöglicht es, unterschiedliche Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Katalysatorsystem zu implementieren, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu kann das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, das erfindungsgemäße Verfahren durchführen, wenn das Programm auf einem Rechengerät oder Steuergerät ausgeführt wird.The computer program according to the invention can execute all steps of the method according to the invention when it runs on a computing device or control unit. This makes it possible to implement different embodiments of the method according to the invention in a catalyst system, without having to make any structural changes thereto. For this purpose, the inventive computer program product with program code, which is on a machine-readable Carrier is stored to perform the inventive method when the program is executed on a computing device or controller.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

1 zeigt ein SCR-Katalysatorsystem in dem ein Stickoxidsensor mittels eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung überprüft werden kann. 1 shows an SCR catalyst system in which a nitrogen oxide sensor can be checked by a method according to an embodiment of the invention.

2 stellt in einem Diagramm den zeitlichen Signalverlauf eines funktionsfähigen und eines nicht funktionsfähigen Stickoxidsensors in einem SCR-Katalysatorsystem gemäß 1 den modellierten Ammoniak- und Stickoxidkonzentrationen eines Abgases am Ort des Stickoxidsensors gegenüber. 2 FIG. 3 is a graph showing the timing of a functional and non-functional nitrogen oxide sensor in an SCR catalyst system 1 the modeled ammonia and nitrogen oxide concentrations of an exhaust gas at the location of the nitrogen oxide sensor opposite.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein bekanntes 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 Katalysatorgehäuse 1, 2, 3 angeordnet. Das erste Katalysatorgehäuse 1 an seinem Eingang einen Dieseloxidationskatalysator (DOC) 11. Stromabwärts des DOC 11 ist im Gehäuse 1 ein Dosiermodul 12 angeordnet, welches eingerichtet ist, um Harnstoffwasserlösung in das Abgas einzudosieren. Stromabwärts dieser Eindosierungsstelle ist ein erster Katalysator 13 angeordnet, welcher aus einem Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (SCRoF) besteht. Das zweite Katalysatorgehäuse enthält einen zweiten Katalysator 21, bei welchem es sich um einen SCR-Katalysator 21 handelt. Das dritte Katalysatorgehäuse enthält einen Clean-up-Katalysator 31 enthält. Stromaufwärts vor dem ersten Katalysatorgehäuse 1 ist ein erster Stickoxidsensor 41 angeordnet. Weitere Stickoxidsensoren 44 und 46 sind zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR-Katalysator 21 sowie stromabwärts des Clean-up-Katalysators 31 angeordnet. Zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR-Katalysator 21 ist weiterhin ein Ammoniaksensor 43 angeordnet. Zwischen dem DOC 11 und dem SCRoF-Katalysator 13, zwischen dem SCR-Katalysator 21 und dem Clean-up-Katalysator 31 sowie stromabwärts des Clean-up-Katalysators 31 sind drei Temperatursensoren 42, 45, 47 angeordnet. Ein Steuergerät 5 ist mit den Katalysatorgehäusen 1, 2, 3 und mit den Sensoren 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 verbunden (Verbindungen nicht gezeigt). 1 shows a known SCR catalyst system, which is intended to be arranged in the exhaust system of a diesel-powered motor vehicle. The direction of the exhaust gas flow is in 1 marked with an arrow. In the exhaust line are three catalyst housing in the flow direction one behind the other 1 . 2 . 3 arranged. The first catalyst housing 1 at its entrance a diesel oxidation catalyst (DOC) 11 , Downstream of the DOC 11 is in the case 1 a dosing module 12 arranged, which is adapted to meter urea water solution into the exhaust gas. Downstream of this metering point is a first catalyst 13 arranged, which consists of a particulate filter with SCR coating (SCRoF). The second catalyst housing contains a second catalyst 21 which is an SCR catalyst 21 is. The third catalyst housing contains a clean-up catalyst 31 contains. Upstream of the first catalyst housing 1 is a first nitrogen oxide sensor 41 arranged. Other nitrogen oxide sensors 44 and 46 are between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 and downstream of the clean-up catalyst 31 arranged. Between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 is still an ammonia sensor 43 arranged. Between the DOC 11 and the SCRoF catalyst 13 , between the SCR catalyst 21 and the clean-up catalyst 31 and downstream of the clean-up catalyst 31 are three temperature sensors 42 . 45 . 47 arranged. A control unit 5 is with the catalyst housings 1 . 2 . 3 and with the sensors 41 . 42 . 43 . 44 . 45 . 46 . 47 connected (compounds not shown).

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Überprüfung des NH3-querempfindlichen Stickoxidsensors 44, der zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR Katalysator 21 angeordnet ist werden im Steuergerät 5 ein Ammoniakschlupfmodell des SCRoF-Katalysators 13 und ein Modell der Stickoxidkonzentration in dem Abgas zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR Katalysator 21 erstellt. Die Funktionsfähigkeit des Stickoxidsensors 44 wird durch Plausibilisieren seines Sensorsignals mit einer Ammoniakkonzentration im Abgas zwischen dem SCRoF-Katalysator 13 und dem SCR Katalysator 21, welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und einer Stickoxidkonzentration am selben Ort, welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird, überprüft.In one embodiment of the method according to the invention for checking the NH 3 cross-sensitive nitrogen oxide sensor 44 that is between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 can be arranged in the control unit 5 an ammonia slip model of the SCRoF catalyst 13 and a model of the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 created. The functionality of the nitrogen oxide sensor 44 is made plausible by checking its sensor signal with an ammonia concentration in the exhaust gas between the SCRoF catalyst 13 and the SCR catalyst 21 , which is determined from the ammonia slip model, and a nitrogen oxide concentration at the same location, which is determined from the nitrogen oxide model, checked.

2 zeigt den Verlauf des Stickoxidkonzentrationssignals eines intakten Stickoxidsensors 44 [NOx]a und eines defekten Stickoxidsensors 44 [NOx]b im Normalbetrieb des Dieselmotors des Kraftfahrzeugs mit der Zeit t. diesem sind die am Ort des Stickoxidsensors 44 aufgrund der beiden Modelle erwarteten Konzentrationen an Ammoniak [NH3]mod und Nickoxiden [NOx]mod gegenübergestellt. Das Stickoxidkonzentrationssignal des intakten Stickoxidsensors 44 [NOx]a entspricht über den gesamten dargestellten Zeitraum im Wesentlichen der Summe aus den beiden modellierten Konzentrationen [NH3]mod und [NOx]mod. Daher wird seine Funktionsfähigkeit von dem erfindungsgemäßen Verfahren erkannt. Das Stickoxidkonzentrationssignal des defekten Stickoxidsensors 44 [NOx]b weicht deutlich von der Summe aus den beiden modellierten Konzentrationen [NH3]mod und [NOx]mod ab. Dies wird besonders in den Zeiträumen t1 und t2 deutlich, in denen eine schnelle Änderung der Summe der beiden modellierten Konzentrationen [NH3]mod und [NOx]mod erfolgt, welche von dem Stickoxidkonzentrationssignal [NOx]b nicht nachvollzogen wird. Daher wird der defekte Stickoxidsensor 44 von dem erfindungsgemäßen Verfahren als nicht funktionsfähig erkannt. 2 shows the course of the nitrogen oxide concentration signal of an intact nitrogen oxide sensor 44 [NOx] a and a defective nitrogen oxide sensor 44 [NOx] b in the normal operation of the diesel engine of the motor vehicle with the time t. these are the ones at the site of the nitrogen oxide sensor 44 due to the two models expected concentrations of ammonia [NH 3 ] mod and pitch oxides [NOx] mod compared. The nitrogen oxide concentration signal of the intact nitrogen oxide sensor 44 [NOx] a is essentially the sum of the two modeled concentrations [NH 3 ] mod and [NOx] mod over the entire period shown. Therefore, its functionality is recognized by the method according to the invention. The nitrogen oxide concentration signal of the defective nitrogen oxide sensor 44 [NOx] b deviates significantly from the sum of the two modeled concentrations [NH 3 ] mod and [NOx] mod . This becomes particularly evident in the periods t 1 and t 2 , in which there is a rapid change in the sum of the two modeled concentrations [NH 3 ] mod and [NOx] mod , which is not reproduced by the nitrogen oxide concentration signal [NOx] b. Therefore, the defective nitrogen oxide sensor becomes 44 recognized by the method according to the invention as non-functional.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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  • FR 2872544 A1 [0002] FR 2872544 A1 [0002]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • FTP75 Standard [0004] FTP75 standard [0004]

Claims (7)

Verfahren zur Überprüfung eines NH3-querempfindlichen Stickoxidsensors (44), der in einem Katalysatorsystem zwischen zwei Katalysatoren (13, 21) angeordnet ist, umfassend – Erstellen eines Ammoniakschlupfmodells des ersten Katalysators (13), – Erstellen eines Modells der Stickoxidkonzentration in einem Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), und – Überprüfen der Funktionsfähigkeit des Stickoxidsensors (44) durch Plausibilisieren seines Sensorsignals [NOx] mit einer Ammoniakkonzentration [NH3]mod im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und einer Stickoxidkonzentration [NOx]mod in einem Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird.Method for testing an NH 3 cross-sensitive nitrogen oxide sensor ( 44 ), which in a catalyst system between two catalysts ( 13 . 21 ), comprising - creating an ammonia slip model of the first catalyst ( 13 ), - a model of the nitrogen oxide concentration in an exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), and - checking the functionality of the nitrogen oxide sensor ( 44 ) by plausibility of its sensor signal [NOx] with an ammonia concentration [NH 3 ] mod in the exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), which is determined from the ammonia slip model, and a nitrogen oxide concentration [NOx] mod in an exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), which is determined from the nitrogen oxide model. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Katalysator (13) und der zweite Katalysator (21) unabhängig voneinander ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus einem SCR-Katalysator, einem SCRoF-Katalysator, einem Sperrkatalysator, einem AMOX-Katalysator und einem Katalysator der eine Reaktion zwischen NH3 und NOx begünstigt.Process according to claim 1, characterized in that the first catalyst ( 13 ) and the second catalyst ( 21 ) are independently selected from the group consisting of an SCR catalyst, an SCRoF catalyst, a barrier catalyst, an AMOX catalyst and a catalyst which promotes a reaction between NH 3 and NO x . Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Defekt des Stickoxidsensors (44) erkannt wird, wenn sein Sensorsignal [NOx] von der Summe der Ammoniakkonzentration [NH3]mod im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und der Stickoxidkonzentration [NOx]mod im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird, mindestens um einen vorgegebenen Schwellenwert abweicht.Method according to claim 1 or 2, characterized in that a defect of the nitrogen oxide sensor ( 44 ) is detected when its sensor signal [NOx] from the sum of the ammonia concentration [NH 3 ] mod in the exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), which is determined from the ammonia slip model, and the nitrogen oxide concentration [NOx] mod in the exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), which is determined from the nitrogen oxide model, deviates at least by a predetermined threshold value. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Defekt des Stickoxidsensors (44) erkannt wird, wenn die Abweichung in einem Zeitraum erfolgt, in dem sich die Summe der Ammoniakkonzentration [NH3]mod im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), welche aus dem Ammoniakschlupfmodell ermittelt wird, und der Stickoxidkonzentration [NOx]mod im Abgas zwischen den beiden Katalysatoren (13, 21), welche aus dem Stickoxidmodell ermittelt wird, mindestens mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit ändert.Method according to claim 3, characterized in that a defect of the nitrogen oxide sensor ( 44 ) is detected when the deviation occurs in a period in which the sum of the ammonia concentration [NH 3 ] mod in the exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), which is determined from the ammonia slip model, and the nitrogen oxide concentration [NOx] mod in the exhaust gas between the two catalysts ( 13 . 21 ), which is determined from the nitrogen oxide model, changes at least at a predetermined speed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ammoniakschlupfmodell einen Schlupfregler des ersten Katalysators (13) berücksichtigt.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ammonia slip model a slip control of the first catalyst ( 13 ) considered. Computerprogramm, das alle Schritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausführt, wenn es auf einem Rechengerät oder Steuergerät (5) abläuft.Computer program which carries out all the steps of a method according to one of claims 1 to 5 when it is stored on a computing device or control device ( 5 ) expires. Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wenn das Programm auf einem Computer oder Steuergerät (5) ausgeführt wird.Computer program product with program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method according to one of claims 1 to 5, when the program is stored on a computer or control unit ( 5 ) is performed.
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