DE102014209960B4 - Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine - Google Patents

Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine Download PDF

Info

Publication number
DE102014209960B4
DE102014209960B4 DE102014209960.9A DE102014209960A DE102014209960B4 DE 102014209960 B4 DE102014209960 B4 DE 102014209960B4 DE 102014209960 A DE102014209960 A DE 102014209960A DE 102014209960 B4 DE102014209960 B4 DE 102014209960B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
catalytic converter
scr catalytic
reference value
scr
exhaust system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102014209960.9A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102014209960A1 (en
Inventor
Yasser Mohammed Sayed Yacoub
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE102014209960.9A priority Critical patent/DE102014209960B4/en
Publication of DE102014209960A1 publication Critical patent/DE102014209960A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102014209960B4 publication Critical patent/DE102014209960B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F01N9/005—Electrical control of exhaust gas treating apparatus using models instead of sensors to determine operating characteristics of exhaust systems, e.g. calculating catalyst temperature instead of measuring it directly
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F01N13/0097—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00—Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/02—Catalytic activity of catalytic converters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/14—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics having more than one sensor of one kind
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
    • F01N2900/0416—Methods of control or diagnosing using the state of a sensor, e.g. of an exhaust gas sensor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1628—Moisture amount in exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors, wobei das Abgassystem einen Dieselpartikelfilter (13) und einen stromabwärts hiervon angeordneten SCR-Katalysator (15) zur selektiven katalytischen Reduktion von im dem SCR-Katalysator (15) zugeführten Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist:Messen wenigstens eines Temperaturwertes (T2) an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators (15);Durchführen eines ersten Vergleichs des gemessenen Temperaturwertes (T2) mit einem ersten Referenzwert für die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators (15), wobei der erste Referenzwert einen Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator (15) repräsentiert;Durchführen eines zweiten Vergleichs des gemessenen Temperaturwertes (T2) mit einem zweiten Referenzwert für die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators (15), wobei der zweite Referenzwert einen Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator (15) repräsentiert; undBewerten der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators (15) auf Basis der Ergebnisse des ersten und des zweiten Vergleichs;wobei der erste Referenzwert und der zweite Referenzwert modellgestützt ermittelt werden, wobei bei dieser modellgestützten Ermittlung der Einfluss einer durch eine an der Oberfläche des SCR-Katalysators (15) stattfindende Kondensation von im Abgas enthaltenem Wasserdampf bewirkten exothermen Reaktion auf die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators (15) abgeschätzt wird;wobei bei der modellgestützten Ermittlung des ersten Referenzwertes eine auf dem SCR-Katalysator (15) vorhandene Washcoat-Beschichtung berücksichtigt wird, und wobei bei der modellgestützten Ermittlung des zweiten Referenzwertes keine Washcoat-Beschichtung auf dem SCR-Katalysator (15) berücksichtigt wird.Method for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine, the exhaust system comprising a diesel particle filter (13) and an SCR catalytic converter (15) arranged downstream thereof for the selective catalytic reduction of exhaust gas supplied in the SCR catalytic converter (15) Has nitrogen oxides, characterized in that the method comprises the following steps: measuring at least one temperature value (T2) at a position downstream of the SCR catalytic converter (15); performing a first comparison of the measured temperature value (T2) with a first reference value for the temperature downstream of the SCR catalytic converter (15), the first reference value representing an operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter (15); performing a second comparison of the measured temperature value (T2) with a second reference value for the temperature downstream of the SCR catalytic converter (15 ), the second reference value represents an operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter (15); and evaluating the operability of the SCR catalytic converter (15) on the basis of the results of the first and the second comparison; the first reference value and the second reference value being ascertained in a model-based manner, the influence of one on the surface of the SCR catalytic converter being determined in this model-based determination (15) The condensation of water vapor contained in the exhaust gas and the exothermic reaction to the temperature downstream of the SCR catalytic converter (15) is estimated; a washcoat coating present on the SCR catalytic converter (15) is taken into account in the model-based determination of the first reference value , and no washcoat coating on the SCR catalytic converter (15) is taken into account in the model-based determination of the second reference value.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors.The invention relates to a method and a device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 7.In particular, the invention relates to a method for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter according to the preamble of patent claim 1 and a device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter according to the preamble of patent claim 7.

Die Einführung von immer strengeren NOx-Grenzwerten hat zur Entwicklung diverser Abgasnachbehandlungstechnologien geführt, um eine Kontrolle der NOx-Emissionen (= Stickoxid-Emissionen) im Abgas eines Dieselmotors zu erzielen. Eine dieser Lösungen ist der sogenannte NOx-Speicherkatalysator, dessen Funktionsprinzip darauf beruht, Stickoxide (NOx) unter mageren Abgasbedingungen zunächst zu speichern und dann unter Einstellung eines fetten, reduzierenden Abgasgemischs in einer Regenerationsphase umzuwandeln. Eine zweite Technologie ist die selektive katalytische Reduktion in einem sogenannten SCR-Katalysator (SCR = „Selective Catalytic Reduction“ = „selektive katalytische Reduktion“), wobei am SCR-Katalysator mittels Ammoniak die im Abgas enthaltenen Stickoxide zu Stickstoff (N2) reduziert werden. Darüber hinaus ist der SCR-Katalysator dazu in der Lage, das z.B. stromaufwärts des SCR-Katalysators direkt dem Abgasstrom zugeführte Ammoniak bei niedrigen Abgastemperaturen zu speichern.The introduction of ever stricter NO x limit values has led to the development of various exhaust gas aftertreatment technologies in order to control the NO x emissions (= nitrogen oxide emissions) in the exhaust gas of a diesel engine. One of these solutions is the so-called NO x storage catalytic converter, the principle of which is based on first storing nitrogen oxides (NO x ) under lean exhaust gas conditions and then converting them into a regeneration phase by setting a rich, reducing exhaust gas mixture. A second technology is selective catalytic reduction in a so-called SCR catalytic converter (SCR = "Selective Catalytic Reduction" = "selective catalytic reduction"), whereby the nitrogen oxides contained in the exhaust gas are reduced to nitrogen (N 2 ) on the SCR catalytic converter using ammonia . In addition, the SCR catalytic converter is able to store the ammonia, for example upstream of the SCR catalytic converter, which is fed directly to the exhaust gas stream at low exhaust gas temperatures.

Im Falle der Verwendung eines SCR-Katalysators in motorferner bzw. bodenseitiger Bauweise im Abgassystem ist vorteilhafterweise die Alterung eines solchen SCR-Katalysators in der motorfernen Position relativ begrenzt, da der SCR-Katalysators dann relativ etwa zum NOx-Speicherkatalysator oder im Vergleich zu einem SDPF-System (umfassend einen SCR-Washcoat auf einem Dieselpartikelfiltersubstrat) seltener hohen Temperaturen aufgrund des heißen Abgasstromes ausgesetzt ist. Allerdings ist zur Einhaltung der Emissionsvorschriften eine Überwachung der Funktionsfähigkeit bzw. der Degradation des SCR-Katalysators erforderlich.In the case of using an SCR catalytic converter in the exhaust system that is remote from the engine or at the bottom, the aging of such an SCR catalytic converter in the position remote from the engine is advantageously relatively limited, since the SCR catalytic converter is then relative to the NO x storage catalytic converter or compared to one SDPF system (comprising an SCR washcoat on a diesel particulate filter substrate) is rarely exposed to high temperatures due to the hot exhaust gas flow. However, monitoring the functionality or degradation of the SCR catalytic converter is necessary to comply with the emission regulations.

Ein beispielhafter Anwendungsfall eines Abgassystems, in welchem die Überwachung eines SCR-Katalysators in motorferner bzw. bodenseitiger Bauweise zur Erfüllung der Emissionsvorschriften erforderlich ist, ist eine Anordnung mit einem NOx-Speicherkatalysator in motornaher Bauweise in Verbindung mit einem passiven SCR-Katalysator (auch als pSCR-Katalysator bezeichnet) in bodenseitiger bzw. motorferner Bauweise. 3 zeigt ein Diagramm, welches den Vorteil bzw. die Notwendigkeit einer Überwachung des SCR-Katalysators in diesem Anwendungsfall veranschaulicht. Hierzu ist in 3 die prozentuale Stickoxid (NOx)-Umwandlung am Stickoxidkatalysator (LNT) in Abhängigkeit von der Stickoxidmenge im zugeführten Abgas aufgetragen, und zwar für unterschiedliche NOx-Entfernungsraten am Ort des SCR-Katalysators im Bereich von 10-30 mg/km. Wie aus 3 ersichtlich ist, ermöglicht die Steigerung der NOx-Entfernungsrate am Ort des SCR-Katalysators auf 30 mg/km in Verbindung mit einer Überwachung des SCR-Katalysators eine robustere Diagnostik des in motornaher Bauweise vorgesehenen NOx-Speicherkatalysators bei Verwendung von zwei Lambda-Sensoren unter Berücksichtigung des hierbei realisierbaren (in 3 ebenfalls angedeuteten und mit „W“ bezeichneten) Überwachungsfensters.An example of an application of an exhaust system, in which the monitoring of an SCR catalytic converter in engine-remote or bottom-side design is required to meet the emission regulations, is an arrangement with a NO x storage catalytic converter in engine-related design in connection with a passive SCR catalytic converter (also as pSCR catalytic converter) in the bottom-side or away from the engine design. 3rd shows a diagram which illustrates the advantage or the need to monitor the SCR catalyst in this application. This is in 3rd the percentage nitrogen oxide (NO x ) conversion on the nitrogen oxide catalyst (LNT) is plotted as a function of the amount of nitrogen oxide in the exhaust gas supplied, specifically for different NO x removal rates at the location of the SCR catalyst in the range of 10-30 mg / km. How out 3rd It can be seen that the increase in the NO x removal rate at the location of the SCR catalytic converter to 30 mg / km in conjunction with monitoring of the SCR catalytic converter enables a more robust diagnosis of the NO x storage catalytic converter provided in the near-engine design using two lambda sensors taking into account the realizable (in 3rd also indicated and marked with "W") monitoring window.

Im Anwendungsfall eines sogenannten SDPF (d.h. einem Dieselpartikelfilter-Substrat mit darauf befindlicher SCR-Washcoat-Beschichtung) führt das Vorhandensein eines SCR-Katalysators in motorferner bzw. bodenseitiger Bauweise stromabwärts des SDPF ebenfalls zu einer robusteren Erfüllung der Emissionsvorschriften sowie zu einer Reduzierung des Ammoniakschlupfes. 4 zeigt hierzu ein weiteres Diagramm, in dem die prozentuale Rate der Stickoxid (NOx)-Umwandlung in Abhängigkeit von der Stickoxidmenge im zugeführten Abgas aufgetragen ist, um den Vorteil bzw. die Notwendigkeit einer Überwachung des SCR-Katalysators in diesem Anwendungsfall zu verdeutlichen. Insbesondere wird gemäß 4 der Schwellenwert reduziert, welcher für die bordeigene Diagnostik (OBD) am SDPF erforderlich ist. Beispielsweise führt bei einer Menge an Stickoxiden (NOx) im zugeführten Abgas von etwa 210 mg/km ein zusätzlicher SCR-Katalysator mit einer NOx-Entfernungsrate von 20 mg/km zu einer Verringerung des OBD-Schwellenwertes an der SDPF-Komponente von 60 % auf 45 %, wodurch die Robustheit bei der Überwachung der SDPF-Komponente gesteigert wird.In the case of a so-called SDPF (i.e. a diesel particle filter substrate with an SCR washcoat coating on it), the presence of an SCR catalytic converter in a design remote from the engine or on the bottom downstream of the SDPF also leads to more robust compliance with the emission regulations and a reduction in ammonia slip. 4th shows another diagram in which the percentage rate of nitrogen oxide (NO x ) conversion is plotted as a function of the amount of nitrogen oxide in the supplied exhaust gas in order to clarify the advantage or the need to monitor the SCR catalytic converter in this application. In particular, according to 4th the threshold value that is required for on-board diagnostics (OBD) at the SDPF is reduced. For example, if the amount of nitrogen oxides (NO x ) in the exhaust gas supplied is approximately 210 mg / km, an additional SCR catalytic converter with a NO x removal rate of 20 mg / km leads to a reduction in the OBD threshold value of 60 at the SDPF component % to 45%, which increases the robustness when monitoring the SDPF component.

Herkömmliche Ansätze zur Erfassung bzw. zum Nachweis eines Ausfalls eines SCR-Katalysators basieren z. B. auf der thermischen Trägheit des SCR-Katalysators, wobei sich jedoch die Realisierung eines robusten Nachweisverhaltens in einer bordeigenen Diagnostik in der Praxis häufig als problematisch erweist.Conventional approaches for the detection or detection of a failure of an SCR catalyst are based, for. B. on the thermal inertia of the SCR catalyst, but the realization of a robust detection behavior in an on-board diagnostics often proves to be problematic in practice.

Aus JP 2010-180847 A ist u.a. eine Fehlerdiagnosevorrichtung in einem Abgasemissionssteuerungssystem bekannt, bei welcher der Verschlechterungsgrad des Zustandes eines SCR-Katalysators basierend auf der Feuchtigkeitsmenge, die von dem SCR-Katalysator adsorbiert werden kann, ermittelt wird. Dabei wird insbesondere zunächst das im Abgassystem verbliebene kondensierte Wasser entfernt, wobei der besagte Verschlechterungsgrad basierend auf der Korrelation zwischen der abgeführten Feuchtigkeitsmenge und der Temperatur im Katalysatorbett des SCR-Katalysators diagnostiziert wird.Out JP 2010-180847 A Among other things, a fault diagnosis device in an exhaust emission control system is known, in which the degree of deterioration of the state of an SCR catalytic converter is determined based on the amount of moisture that can be adsorbed by the SCR catalytic converter. First of all, the condensed water remaining in the exhaust system removed, said degree of deterioration being diagnosed based on the correlation between the amount of moisture removed and the temperature in the catalyst bed of the SCR catalyst.

Aus EP 1 052 385 B1 ist u.a. ein Verfahren zur Diagnose eines kohlenwasserstoffoxidierende Eigenschaften zeigenden Drei-Wege-Katalysators bekannt, wobei der Temperaturverlauf des Abgases stromabwärts dieses Drei-Wege-Katalysators überwacht wird und bei einem unter einem Schwellenwert bleibenden Temperaturanstieg der Drei-Wege-Katalysator als defekt diagnostiziert wird.Out EP 1 052 385 B1 Among other things, a method for diagnosing a three-way catalytic converter exhibiting hydrocarbon-oxidizing properties is known, the temperature profile of the exhaust gas downstream of this three-way catalytic converter being monitored and the three-way catalytic converter being diagnosed as defective if the temperature rise remains below a threshold value.

Aus der DE 10 2005 015 998 A1 ist ein - nicht speziell auf SCR-Katalysatoren abgestimmtes - Katalysatordiagnoseverfahren bekannt, bei dem eine Ist-Temperatur stromab des Katalysators erfasst und eine erste und eine zweiten Modelltemperatur berechnet werden, wobei die erste Modelltemperatur eine erwartete Temperatur stromabwärts des Katalysators mit hypothetisch eingeschränkter oder nicht mehr ausreichender Leistungsfähigkeit repräsentieren soll, und die zweite Modelltemperatur eine erwartete Temperatur stromabwärts desselben Katalysators, aber im hypothetisch einwandfreien Zustand, repräsentieren soll. Durch Bestimmung der Differenz aus gemessener Temperatur und eines Modelltemperaturwerts, und dies dann bezogen auf die Differenz der beiden Modelltemperaturwerte, soll eine vorteilhafte Normierung bzw. Skalierung der Testergebnisse erreicht werden. Dieses Dokument geht dabei nicht auf den Einfluss der spezifischen Wasserdampf-Reaktionsmechanismen bei SCR-Katalysatoren und das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein einer Washcoat-Beschichtung für die Funktionsfähigkeitsbestimmung ein.From the DE 10 2005 015 998 A1 A catalyst diagnosis method is known, which is not specifically tailored to SCR catalysts, in which an actual temperature downstream of the catalyst is detected and a first and a second model temperature are calculated, the first model temperature being an expected temperature downstream of the catalyst with a hypothetically restricted or no longer should represent sufficient performance, and the second model temperature should represent an expected temperature downstream of the same catalyst, but in hypothetically perfect condition. By determining the difference between the measured temperature and a model temperature value, and this in relation to the difference between the two model temperature values, an advantageous standardization or scaling of the test results is to be achieved. This document does not deal with the influence of the specific water vapor reaction mechanisms in SCR catalysts and the presence or absence of a washcoat coating for determining the functionality.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors bereitzustellen, welche eine robuste Unterscheidung zwischen einem Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator und einem Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine, which can make a robust distinction between an operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter and an operating state of the exhaust system with a faulty SCR Enable catalyst.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 bzw. die Vorrichtung gemäß dem nebengeordneten Patentanspruch 7 gelöst.This object is achieved by the method according to the features of independent patent claim 1 and the device according to the independent patent claim 7.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors, wobei das Abgassystem einen Dieselpartikelfilter und einen stromabwärts hiervon angeordneten SCR-Katalysator zur selektiven katalytischen Reduktion von im dem SCR-Katalysator zugeführten Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, weist folgende Schritte auf:

  • - Messen wenigstens eines Temperaturwertes an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators;
  • - Durchführen eines ersten Vergleichs des gemessenen Temperaturwertes mit einem ersten Referenzwert, wobei der erste Referenzwert einen Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator repräsentiert;
  • - Durchführen eines zweiten Vergleichs des gemessenen Temperaturwertes mit einem zweiten Referenzwert, wobei der zweite Referenzwert einen Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaften SCR-Katalysator repräsentiert; und
  • - Bewerten der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators auf Basis der Ergebnisse des ersten und des zweiten Vergleichs;
  • - wobei der erste Referenzwert und der zweite Referenzwert modellgestützt ermittelt werden, wobei bei dieser modellgestützten Ermittlung der Einfluss einer durch eine an der Oberfläche des SCR-Katalysators stattfindende Kondensation von im Abgas enthaltenem Wasserdampf bewirkten exothermen Reaktion auf die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators abgeschätzt wird.
A method according to the invention for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine, the exhaust system having a diesel particle filter and an SCR catalytic converter arranged downstream thereof for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides contained in the SCR catalytic converter has the following steps :
  • Measuring at least one temperature value at a position downstream of the SCR catalytic converter;
  • Performing a first comparison of the measured temperature value with a first reference value, the first reference value representing an operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter;
  • Performing a second comparison of the measured temperature value with a second reference value, the second reference value representing an operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter; and
  • - evaluating the functionality of the SCR catalytic converter based on the results of the first and the second comparison;
  • - The first reference value and the second reference value are determined with the aid of a model, with this model-based determination being used to estimate the influence of an exothermic reaction on the surface of the SCR catalytic converter caused by water vapor contained in the exhaust gas on the temperature downstream of the SCR catalytic converter .

Der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, zur Überwachung eines SCR-Katalysators die Tendenz der Washcoat-Beschichtung des SCR-Katalysators auszunutzen, während einer Kaltstartphase Wasserdampf aus dem Abgas zu adsorbieren, wobei auf diese Adsorption eine Desorption des Wassers in einer späteren Phase des Testzyklus folgt. Die Kondensation des Wasserdampfes aus dem Abgas an der kalten Katalysatoroberfläche führt zu einer ausgeprägten exothermen Reaktion, welche mit einer erhöhten Temperatur im Abgassystem (insbesondere stromabwärts des SCR-Katalysators) einhergeht. Dieser Umstand wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um Aufschluss über den Betriebszustand des Abgassystems bzw. die Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators zu erhalten.The present invention is based in particular on the concept of utilizing the tendency of the washcoat coating of the SCR catalyst to monitor water vapor from the exhaust gas during a cold start phase, with this adsorption being a desorption of the water in a later phase of the Test cycle follows. The condensation of the water vapor from the exhaust gas on the cold catalyst surface leads to a pronounced exothermic reaction, which is associated with an increased temperature in the exhaust system (in particular downstream of the SCR catalyst). This fact is used according to the invention to obtain information about the operating state of the exhaust system and the functionality of the SCR catalytic converter.

Weiterhin wird erfindungsgemäß bei der modellgestützten Ermittlung des ersten Referenzwertes eine auf dem SCR-Katalysator vorhandene Washcoat-Beschichtung berücksichtigt.Furthermore, according to the invention, a washcoat coating present on the SCR catalytic converter is taken into account in the model-based determination of the first reference value.

Desweiteren wird erfindungsgemäß bei der modellgestützten Ermittlung des zweiten Referenzwertes keine Washcoat-Beschichtung auf dem SCR-Katalysator berücksichtigt.Furthermore, according to the invention, no washcoat coating on the SCR catalytic converter is taken into account in the model-based determination of the second reference value.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt die modellgestützte Ermittlung des ersten und des zweiten Referenzwertes auf Basis einer Abschätzung der Wasserdampfkonzentration im Abgas.According to one embodiment, the model-based determination of the first and the second reference value based on an estimate of the water vapor concentration in the exhaust gas.

Gemäß einer Ausführungsform werden bei der modellgestützten Ermittlung des ersten und des zweiten Referenzwertes jeweils die Rate der Wasserkondensation an dem SCR-Katalysator sowie die Wärmefreisetzung abgeschätzt.According to one embodiment, the rate of water condensation on the SCR catalytic converter and the heat release are each estimated in the model-based determination of the first and the second reference value.

Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Bewertens der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators jeweils das Ermitteln der mittleren quadratischen Abweichung für den ersten und den zweiten Vergleich innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters.According to one embodiment, the step of evaluating the functionality of the SCR catalytic converter in each case comprises determining the mean square deviation for the first and the second comparison within a predetermined time window.

Gemäß einer Ausführungsform erfolgt das Messen des wenigstens einen Temperaturwertes unmittelbar nach einem Kaltstart des Dieselmotors.According to one embodiment, the at least one temperature value is measured immediately after a cold start of the diesel engine.

Gemäß einer Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Verfahren ferner folgende Schritte auf: Messen wenigstens eines Temperaturwertes an einer Position stromaufwärts des SCR-Katalysators, wobei das Bewerten der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators ferner unter Berücksichtigung dieses zweiten Temperaturwertes erfolgt.According to one embodiment, the method according to the invention also has the following steps: measuring at least one temperature value at a position upstream of the SCR catalytic converter, the functioning of the SCR catalytic converter also being assessed taking this second temperature value into account.

Die Erfindung betrifft weiter eine Vorrichtung zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors, wobei die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren mit den vorstehend beschriebenen Merkmalen auszuführen.The invention further relates to a device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine, the device being configured to carry out a method with the features described above.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further refinements of the invention can be found in the description and the subclaims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen erläutert.The invention is explained below on the basis of preferred embodiments with reference to the attached figures.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung des möglichen Aufbaus eines Abgassystems, in welchem die Erfindung realisierbar ist;
  • 2 ein Diagramm eines beispielhaften Temperaturverhaltens in einem erfindungsgemäßen Abgassystem für unterschiedliche Fahrzeuge zur Erläuterung des der Erfindung zugrundeliegenden Konzepts; und
  • 3-4 Diagramme zur Verdeutlichung der Vorteile einer Überwachung der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem.
Show it:
  • 1 is a schematic representation of the possible structure of an exhaust system, in which the invention can be implemented;
  • 2nd a diagram of an exemplary temperature behavior in an exhaust system according to the invention for different vehicles to explain the concept on which the invention is based; and
  • 3-4 Diagrams to illustrate the advantages of monitoring the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system.

1 zeigt in lediglich schematischer Darstellung einen möglichen Aufbau eines Abgassystems eines Dieselmotors 11 mit einem NOx-Speicherkatalysator (LNT) 12 und einem SCR-Katalysator 15. Gemäß 1 ist ferner in Kombination mit dem NOx-Speicherkatalysator (LNT) 12 ein Dieselpartikelfilter (DPF) 13 vorgesehen, welche gemeinsam in einer Einheit 14 angeordnet sind. Der SCR-Katalysator 15 ist stromabwärts des NOx-Speicherkatalysators (LNT) 12 und des Dieselpartikelfilters (DPF) 13 angeordnet, wird auch als passives SCR-System, kurz „pSCR“, bezeichnet und dient unter anderem dazu, das vom NOx-Speicherkatalysator (LNT) 12 in fetten Betriebsphasen abgegebene Ammoniak (NH3) zu speichern. Das am SCR-Katalysator 15 gespeicherte Ammoniak kann zur Umwandlung zusätzlicher Stickoxide (NOx) verwendet werden, welche den NOx-Speicherkatalysator (LNT) 12 bei Betrieb mit magerem Abgasgemisch (d.h. unter „mageren Betriebsbedingungen“) durchbrechen können. 1 shows only a schematic representation of a possible structure of an exhaust system of a diesel engine 11 with a NO x storage catalytic converter (LNT) 12th and an SCR catalyst 15 . According to 1 is also in combination with the NO x storage catalytic converter (LNT) 12th a diesel particulate filter (DPF) 13 provided which together in one unit 14 are arranged. The SCR catalytic converter 15 is downstream of the NO x storage catalytic converter (LNT) 12th and the Diesel Particulate Filter (DPF) 13 arranged, is also referred to as a passive SCR system, "pSCR" for short, and is used, among other things, for the NO x storage catalytic converter (LNT) 12th to store ammonia (NH 3 ) released in rich operating phases. That on the SCR catalytic converter 15 Stored ammonia can be used to convert additional nitrogen oxides (NO x ), which the NO x storage catalyst (LNT) 12th can break through when operating with a lean exhaust gas mixture (ie under "lean operating conditions").

Das erfindungsgemäße Konzept ermöglicht eine robuste Unterscheidung zwischen einem Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator 15 und einem Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator 15 (insbesondere ohne auf dem SCR-Katalysator 15 befindlicher Washcoat-Beschichtung). Dabei kann als Ausgangszustand ein Kaltstart des Verbrennungsmotors zugrunde gelegt werden, wobei eine Messung der Temperatur stromaufwärts und stromabwärts des SCR-Katalysators 15 erfolgt. Gemäß 1 ist die Temperatur stromaufwärts des SCR-Katalysators 15 mit T1 bezeichnet, und die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators 15 ist T2 bezeichnet.The concept according to the invention enables a robust distinction to be made between an operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter 15 and an operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter 15 (especially without on the SCR catalytic converter 15 washcoat). In this case, a cold start of the internal combustion engine can be taken as the starting state, with a measurement of the temperature upstream and downstream of the SCR catalytic converter 15 he follows. According to 1 is the temperature upstream of the SCR catalyst 15 With T 1 and the temperature downstream of the SCR catalyst 15 is T 2 designated.

Gemäß der Erfindung wird zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators 15 insbesondere die Tendenz der Washcoat-Beschichtung des SCR-Katalysators 15 ausgenutzt, in einer Kaltstartphase Wasserdampf aus dem Abgas zu adsorbieren, wobei dann in einer späteren Betriebsphase (bzw. einer späteren Phase des Testzyklus) auf diese Adsorption eine Desorption des zuvor kondensierten Wassers folgt (so dass die Wassermoleküle in dieser späteren Phase die Katalysatoroberfläche des SCR-Katalysators 15 wieder verlassen).According to the invention is used to monitor the functionality of the SCR catalyst 15 in particular the tendency to wash coat the SCR catalyst 15 exploited to adsorb water vapor from the exhaust gas in a cold start phase, with a desorption of the previously condensed water following this adsorption in a later operating phase (or a later phase of the test cycle) (so that the water molecules in this later phase make up the catalyst surface of the SCR Catalyst 15 leave again).

Die vorstehend beschriebene Adsorption bzw. Kondensation des Wasserdampfes aus dem Abgas an der kalten Katalysatoroberfläche bewirkt eine exotherme Reaktion, die wiederum mit einer erhöhten Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators 15 einhergeht. Dieser Umstand wird erfindungsgemäß ausgenutzt, um Aufschluss über den Betriebszustand des Abgassystems bzw. die Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators zu erhalten.The above-described adsorption or condensation of the water vapor from the exhaust gas on the cold catalyst surface causes an exothermic reaction, which in turn results in an increased temperature downstream of the SCR catalyst 15 goes along. This fact is used according to the invention to obtain information about the operating state of the exhaust system and the functionality of the SCR catalytic converter.

Das vorstehend beschriebene Temperaturverhalten ist in 2 für eine Mehrzahl verschiedener Fahrzeuge („A“ bis „C“) von unterschiedlicher Größe und Gewicht dargestellt, wobei die Kurven A1, B1, bzw. C1 jeweils den Temperaturwert stromaufwärts des SCR-Katalysators 15 bezeichnen, und wobei die Kurven A2, B2, bzw. C2 jeweils den Temperaturwert stromabwärts des SCR-Katalysators 15 bezeichnen. In dem mit dem Pfeil P1 markierten Bereich erfolgt eine Wärmefreisetzung aufgrund der Kondensation des Wasserdampfes an der Katalysatoroberfläche des SCR-Katalysators 15 und der damit einhergehenden exothermen Reaktion. In dem mit dem Pfeil P2 markierten Bereich erfolgt eine Verschiebung der Temperaturanstiegsflanke im Diagramm von 2 nach rechts, was auf die Desorption bzw. Verdampfung des zuvor kondensierten Wassers von der Katalysatoroberfläche des SCR-Katalysators 15 und den damit verbundenen Energiebedarf zurückzuführen ist.The temperature behavior described above is in 2nd shown for a variety of different vehicles ("A" to "C") of different size and weight, with the curves A1 , B1 , or. C1 each the temperature value upstream of the SCR catalytic converter 15 denote, and being the curves A2 , B2 , or. C2 each the temperature value downstream of the SCR catalytic converter 15 describe. In the one with the arrow P1 In the marked area, heat is released due to the condensation of the water vapor on the catalyst surface of the SCR catalytic converter 15 and the associated exothermic reaction. In the one with the arrow P2 marked area there is a shift of the temperature rising edge in the diagram of 2nd to the right, which indicates the desorption or evaporation of the previously condensed water from the catalyst surface of the SCR catalyst 15 and the associated energy requirements can be attributed.

Gemäß der Erfindung kann die Unterscheidung zwischen dem Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator 15 und einem Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator 15 unter Heranziehung von zwei Referenzmodellen erfolgen, von denen das eine Referenzmodell für den für den Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator 15 und das andere Referenzmodell für den Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator 15 gültig ist. Dabei kann insbesondere die in der Position stromabwärts des SCR-Katalysators 15 gemessene Temperatur T2 jeweils mit dem Referenzmodell für den Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator 15 und mit dem Referenzmodell für den Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator 15 (bzw. den sich aus diesen Referenzmodellen ergebenden Temperaturwerten) verglichen werden, woraufhin jeweils die mittlere quadratische Abweichung (RMS) berechnet werden kann. Als Kriterium zur Entscheidung darüber, ob ein Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator 15 oder ein Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator 15 vorliegt, kann z.B. das Minimum dieser mittleren quadratischen Abweichung innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters für die Überwachung herangezogen werden.According to the invention, the distinction between the operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter 15 and an operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter 15 using two reference models, one of which is a reference model for the operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter 15 and the other reference model for the operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter 15 is valid. In particular, the position downstream of the SCR catalytic converter 15 measured temperature T 2 each with the reference model for the operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter 15 and with the reference model for the operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter 15 (or the temperature values resulting from these reference models) are compared, whereupon the mean square deviation (RMS) can be calculated. As a criterion for deciding whether an operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter 15 or an operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter 15 the minimum of this mean square deviation can be used for monitoring within a predetermined time window.

Insbesondere kann hierbei eine Abschätzung der Wasserdampfkonzentration im Abgas basierend auf dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis und anderen Parametern des Verbrennungsprozesses erfolgen. Dabei können der Sättigungspartialdruck am SCR-Katalysator 15 sowie die Katalysatortemperatur berechnet werden, um die Rate der Wasserkondensation sowie die Wärmefreisetzung zu ermitteln. Basierend hierauf kann eine Abschätzung der Temperatur des SCR-Katalysators 15 mit und ohne Washcoat-Beschichtung (also für den Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator 15 und für den Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator 15) erfolgen.In particular, the water vapor concentration in the exhaust gas can be estimated based on the air-fuel ratio and other parameters of the combustion process. The saturation partial pressure at the SCR catalytic converter can 15 and the catalyst temperature are calculated to determine the rate of water condensation and heat release. Based on this, an estimate of the temperature of the SCR catalyst can be made 15 with and without washcoat coating (i.e. for the operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter 15 and for the operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter 15 ) respectively.

Claims (7)

Verfahren zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors, wobei das Abgassystem einen Dieselpartikelfilter (13) und einen stromabwärts hiervon angeordneten SCR-Katalysator (15) zur selektiven katalytischen Reduktion von im dem SCR-Katalysator (15) zugeführten Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte aufweist: Messen wenigstens eines Temperaturwertes (T2) an einer Position stromabwärts des SCR-Katalysators (15); Durchführen eines ersten Vergleichs des gemessenen Temperaturwertes (T2) mit einem ersten Referenzwert für die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators (15), wobei der erste Referenzwert einen Betriebszustand des Abgassystems mit funktionsfähigem SCR-Katalysator (15) repräsentiert; Durchführen eines zweiten Vergleichs des gemessenen Temperaturwertes (T2) mit einem zweiten Referenzwert für die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators (15), wobei der zweite Referenzwert einen Betriebszustand des Abgassystems mit fehlerhaftem SCR-Katalysator (15) repräsentiert; und Bewerten der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators (15) auf Basis der Ergebnisse des ersten und des zweiten Vergleichs; wobei der erste Referenzwert und der zweite Referenzwert modellgestützt ermittelt werden, wobei bei dieser modellgestützten Ermittlung der Einfluss einer durch eine an der Oberfläche des SCR-Katalysators (15) stattfindende Kondensation von im Abgas enthaltenem Wasserdampf bewirkten exothermen Reaktion auf die Temperatur stromabwärts des SCR-Katalysators (15) abgeschätzt wird; wobei bei der modellgestützten Ermittlung des ersten Referenzwertes eine auf dem SCR-Katalysator (15) vorhandene Washcoat-Beschichtung berücksichtigt wird, und wobei bei der modellgestützten Ermittlung des zweiten Referenzwertes keine Washcoat-Beschichtung auf dem SCR-Katalysator (15) berücksichtigt wird.Method for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine, the exhaust system comprising a diesel particle filter (13) and an SCR catalytic converter (15) arranged downstream thereof for the selective catalytic reduction of exhaust gas supplied in the SCR catalytic converter (15) Has nitrogen oxides, characterized in that the method comprises the following steps: measuring at least one temperature value (T2) at a position downstream of the SCR catalytic converter (15); Performing a first comparison of the measured temperature value (T2) with a first reference value for the temperature downstream of the SCR catalytic converter (15), the first reference value representing an operating state of the exhaust system with a functional SCR catalytic converter (15); Performing a second comparison of the measured temperature value (T2) with a second reference value for the temperature downstream of the SCR catalytic converter (15), the second reference value representing an operating state of the exhaust system with a faulty SCR catalytic converter (15); and evaluating the operability of the SCR catalyst (15) based on the results of the first and second comparisons; wherein the first reference value and the second reference value are determined in a model-based manner, with this model-based determination the influence of an exothermic reaction caused by the condensation of water vapor contained in the exhaust gas on the surface of the SCR catalytic converter on the temperature downstream of the SCR catalytic converter (15) is estimated; wherein a washcoat coating present on the SCR catalytic converter (15) is taken into account in the model-based determination of the first reference value, and wherein no washcoat coating on the SCR catalytic converter (15) is taken into account in the model-based determination of the second reference value. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die modellgestützte Ermittlung des ersten und des zweiten Referenzwertes auf Basis einer Abschätzung der Wasserdampfkonzentration im Abgas erfolgt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the model-based determination of the first and second reference values is based on an estimate of the water vapor concentration in the exhaust gas. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der modellgestützten Ermittlung des ersten und des zweiten Referenzwertes jeweils die Rate der Wasserkondensation an dem SCR-Katalysator (15) sowie die Wärmefreisetzung abgeschätzt werden.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the rate of water condensation on the SCR catalytic converter (15) and the heat release are each estimated in the model-based determination of the first and the second reference value. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Bewertens der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators (15) jeweils das Ermitteln der mittleren quadratischen Abweichung für den ersten und den zweiten Vergleich innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters umfasst. Procedure according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that the step of evaluating the functionality of the SCR catalytic converter (15) in each case comprises determining the mean square deviation for the first and the second comparison within a predetermined time window. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen des wenigstens einen Temperaturwertes unmittelbar nach einem Kaltstart des Dieselmotors (11) erfolgt.Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the measurement of the at least one temperature value takes place immediately after a cold start of the diesel engine (11). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Messen wenigstens eines Temperaturwertes (T1) an einer Position stromaufwärts des SCR-Katalysators (15); wobei das Bewerten der Funktionsfähigkeit des SCR-Katalysators (15) ferner unter Berücksichtigung dieses zweiten Temperaturwertes (T1) erfolgt.Procedure according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the method further comprises the steps of: measuring at least one temperature value (T1) at a position upstream of the SCR catalytic converter (15); wherein the functionality of the SCR catalytic converter (15) is also assessed taking this second temperature value (T1) into account. Vorrichtung zum Bewerten der Funktionsfähigkeit eines SCR-Katalysators in einem Abgassystem eines Dieselmotors, wobei das Abgassystem einen Dieselpartikelfilter (13) und einen stromabwärts hiervon angeordneten SCR-Katalysator (15) zur selektiven katalytischen Reduktion von im dem SCR-Katalysator (15) zugeführten Abgas enthaltenen Stickoxiden aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung dazu konfiguriert ist, ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Apparatus for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine, the exhaust system comprising a diesel particle filter (13) and an SCR catalytic converter (15) arranged downstream thereof for the selective catalytic reduction of exhaust gas supplied in the SCR catalytic converter (15) Has nitrogen oxides, characterized in that the device is configured to carry out a method according to any one of the preceding claims.
DE102014209960.9A 2013-06-13 2014-05-26 Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine Active DE102014209960B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014209960.9A DE102014209960B4 (en) 2013-06-13 2014-05-26 Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013211061 2013-06-13
DE102013211061.8 2013-06-13
DE102014209960.9A DE102014209960B4 (en) 2013-06-13 2014-05-26 Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014209960A1 DE102014209960A1 (en) 2014-12-18
DE102014209960B4 true DE102014209960B4 (en) 2020-07-02

Family

ID=52009952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014209960.9A Active DE102014209960B4 (en) 2013-06-13 2014-05-26 Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102014209960B4 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3053732B1 (en) * 2016-07-06 2020-08-07 Renault Sas METHOD OF CHECKING THE STATE OF OPERATION OF A SELECTIVE CATALYTIC REDUCTION SYSTEM OF NITROGEN OXIDES FOR A VEHICLE
EP3351760A1 (en) * 2017-01-18 2018-07-25 Winterthur Gas & Diesel Ltd. Propulsion system, method for reducing nox, ship comprising a propulsion system and control system for controlling the injection of a reducing agent
US10323561B2 (en) 2017-04-19 2019-06-18 GM Global Technology Operations LLC Methods for monitoring and modelling thermal characteristics of oxidation catalyst devices
CN112135961B (en) * 2017-10-10 2021-11-30 康明斯公司 System and method for mitigating sensor failure due to water condensation
US10450924B2 (en) 2017-12-07 2019-10-22 GM Global Technology Operations LLC Methods for assessing the condition of a selective catalytic reduction devices
DE102018111788A1 (en) * 2018-05-16 2019-11-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for detecting the icing of a particulate filter, in particular an Ottopartikelfilters
DE102019118490A1 (en) * 2019-07-09 2021-01-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Evaluating a catalytic converter for a motor vehicle
FR3106366B1 (en) * 2020-01-21 2022-01-21 Renault Sas Method for monitoring an operating state of a selective catalytic reduction system for nitrogen oxides for a vehicle.
CN111365101A (en) * 2020-03-13 2020-07-03 一汽解放汽车有限公司 Method for measuring gas temperature at post-treatment rear end of engine

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1052385B1 (en) 1999-04-29 2003-07-09 Siemens Aktiengesellschaft Method of diagnosing a catalyst having hydrocarbon oxidizing properties
DE102005015998A1 (en) 2005-04-07 2006-10-12 Robert Bosch Gmbh Catalyst diagnostic procedures
JP2010180847A (en) 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Motor Corp Failure diagnosis device of exhaust emission control system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1052385B1 (en) 1999-04-29 2003-07-09 Siemens Aktiengesellschaft Method of diagnosing a catalyst having hydrocarbon oxidizing properties
DE102005015998A1 (en) 2005-04-07 2006-10-12 Robert Bosch Gmbh Catalyst diagnostic procedures
JP2010180847A (en) 2009-02-09 2010-08-19 Toyota Motor Corp Failure diagnosis device of exhaust emission control system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP 2010- 180 847 A (Maschinenübersetzung), AIPN [online] JPO [abgerufen am 13.01.2014] *

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014209960A1 (en) 2014-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014209960B4 (en) Method and device for evaluating the functionality of an SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine
EP3717757A1 (en) Method for operating an exhaust gas aftertreatment system of an internal combustion engine, and exhaust gas aftertreatment system
EP1092086A1 (en) Method for testing the dynamic behavior of a measure sensor in the exhaust system of an internal combustion engine
DE102014209840A1 (en) Method and device for diagnosing a particulate filter
WO2002075128A1 (en) Method and device for monitoring an exhaust gas treatment system
DE10254843A1 (en) Method of monitoring motor vehicle exhaust gas cleaning system involves injecting urea-water mix into exhaust to determine if sensor output varies
WO2009074380A1 (en) Method and device for diagnosing a particle filter
DE102007006489A1 (en) Method for diagnosis of exhaust sensor within exhaust area of internal-combustion engine, involves detecting change in operating value of internal-combustion engine or characteristic of exhaust gas
DE102011004557A1 (en) Method for operating an exhaust system of an internal combustion engine
DE102009055082A1 (en) A method of monitoring pollutant conversion capability in an exhaust aftertreatment system
DE102011000153A1 (en) Method for the diagnosis of exhaust gas aftertreatment
DE102011003084A1 (en) Method for monitoring exhaust gas purification system of internal combustion engine, involves comparing signal of nitrogen-oxide sensor with signal of another nitrogen-oxide sensor
DE102014112093B4 (en) Oxidation catalyst / hydrocarbon injector test system
DE102016200155A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system
DE102007003547B4 (en) Method for diagnosing an exhaust region of an internal combustion engine containing an exhaust gas treatment device and device for carrying out the method
DE102016200158A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system of an internal combustion engine and control device for an exhaust aftertreatment system
DE102019104537A1 (en) Method for monitoring an ammonia slip catalyst
DE102010028852B4 (en) Method and device for diagnosing an exhaust gas purification system for an internal combustion engine
DE102013203578A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system
DE102014209972B4 (en) Method and device for evaluating the aging condition of a NOx storage catalytic converter
DE102016210143A1 (en) A method for determining an aging state of a NOx storage catalyst of an exhaust aftertreatment system of a designed for lean operation internal combustion engine and control device
DE102014209966B4 (en) Method and device for evaluating the functionality of a SCR catalytic converter in an exhaust system of a diesel engine
DE102013203579A1 (en) Method for monitoring an exhaust aftertreatment system
DE102017205322A1 (en) Method for detecting damage to an SCR catalyst
DE102013200623A1 (en) Method for monitoring particulate filter in exhaust gas purification system in internal combustion engine of motor car, involves closing emission control component in comparison to oxide concentration in flow direction of exhaust gas

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: MARKOWITZ, MARKUS, DR.-ING., DE